Transcription
Mówiąc o zmianach klimatu, często myślimy o efekcie cieplarnianym. Ten z kolei niesłusznie kojarzy się z czymś niekorzystnym. No chyba że mamy na myśli ocieplenie klimatu.
Na to nakłada się jeszcze, często szczególnie w zimie, poruszany temat smogu, który z ociepleniem klimatu nie ma bezpośredniego związku. W cyklu "Jak działa klimat" chcę to wszystko uporządkować.
Czy dwutlenek węgla ogrzewa Ziemię? Nie, nie ogrzewa, nie pozwala jej się schłodzić. Zresztą tak samo jak inne gazy cieplarniane, takie jak np. metan, podtlenek azotu czy para wodna.
W zasadzie jak z kurtką puchową. Czy ona nas ogrzewa? Nie, ona nie jest źródłem ciepła. Zacznijmy od tego, że źródłem energii cieplnej na Ziemi jest Słońce. Ktoś może powiedzieć, że ciepłe źródła są ciepłe nie dlatego, że świeci słońce, tylko dzięki energii zmagazynowanej we wnętrzu Ziemi.
To prawda, ale to marginalna sprawa w porównaniu z energią docierającą do nas ze Słońca. Słońce świeci, a do nas trafia promieniowanie krótkofalowe, przede wszystkim promieniowanie widzialne, ale także bliska podczerwień i trochę ultrafioletu.
Spójrzcie na widmo promieniowania elektromagnetycznego. Promieniowanie podczerwone to to, które sąsiaduje z czerwonym światłem widzialnym, ultrafiolet z kolei jest z drugiej strony światła widzialnego.
Ziemska atmosfera przepuszcza promienie krótkofalowe, a ono ogrzewa powierzchnię gruntu. Ogrzana powierzchnia Ziemi sama staje się źródłem promieniowania.
Ale tutaj uwaga, promieniowanie, które emituje rozgrzany grunt, to nie to samo promieniowanie, które dotarło do nas ze Słońca. Na powierzchni Ziemi pada promieniowanie krótkofalowe, ale ogrzewana powierzchnia Ziemi jest źródłem promieniowania długofalowego, czyli tak zwanej dalekiej podczerwieni.
Chociaż Słońce podgrzewa Ziemię tylko w dzień, Ziemia promieniuje przez całą dobę. Gdyby nie miała atmosfery, albo gdyby nie miała w atmosferze gazów cieplarnianych, o nich opowiem za chwilę.
Produkowane przez rozgrzany grunt promieniowanie ulatywałoby w przestrzeń kosmiczną. W efekcie byłoby jak na Księżycu. Gdy na jego powierzchnię padają promienie słoneczne, temperatura gwałtownie rośnie do ponad stu stopni Celsjusza.
Ale gdy Słońce zajdzie i na Księżycu zapanuje noc, temperatura natychmiast spada do prawie minus dwustu stopni Celsjusza. Całe szczęście Ziemia ma atmosferę, a w niej gazy, które magazynują energię.
No właśnie, mówiąc w kontekście magazynowania energii, Ziemska atmosfera, nie mam na myśli całej atmosfery, tylko niektóre jej składniki. A to przetrzymywanie energii w atmosferze to właśnie efekt cieplarniany.
Czy on stanowi dla nas jakiś problem? Absolutnie nie. Dzięki efektowi cieplarnianemu możemy tutaj żyć. Gdyby w atmosferze ziemskiej nie było gazów, które zatrzymują energię, gazów cieplarnianych, temperatura byłaby u nas o ponad 30 stopni Celsjusza niższa.
Zamiast średniej temperatury około plus 15 stopni Celsjusza, mielibyśmy blisko minus 20 stopni Celsjusza. W takich warunkach szanse na zaistnienie tutaj życia byłyby minimalne, a już na pewno nie na naszych szerokościach geograficznych.
Efekt cieplarniany to błogosławieństwo, które samo w sobie nic wspólnego z działalnością przemysłową, czy szerzej, w ogóle jakąkolwiek działalnością człowieka nie ma. To efekt naturalny.
Kłopoty zaczynają się wtedy, gdy gazów cieplarnianych w atmosferze przybywa, bo wtedy ilość zatrzymywanej w atmosferze energii zaczyna rosnąć, czyli rośnie temperatura i wtedy mamy globalne ocieplenie.
Ilość gazów cieplarnianych w atmosferze rośnie. W ciągu ostatnich stu siedemdziesięciu lat stężenie CO2 wzrosło o niemal 50 proc. w porównaniu z końcem XIX wieku. Ten wzrost jest wyraźny, żeby nie powiedzieć spektakularny, a poziom CO2 nie był tak wysoki od co najmniej miliona lat.
Dzisiaj stężenie CO2 zbliża się do 415 ppm, czyli części na milion, ale na przełomie XIX i XX wieku wynosił około 280 ppm. Rośnie także stężenie metanu, od przełomu XIX i XX wieku wzrosło ponad dwukrotnie.
W wyniku ocieplenia rośnie także stężenie pary wodnej, która także jest gazem cieplarnianym i dodatkowo podbija ocieplanie się klimatu. Na kolejnych wykresach pokazuję wzrost stężenia gazów cieplarnianych, ale o źródłach tego wzrostu opowiem w kolejnych odcinkach.
Zmiany klimatu to bardzo szeroki temat, więc musiałem go podzielić na wiele różnych filmów, na kilka różnych filmów. Na przykład w odcinku za dwa tygodnie opowiem o tym, czy zmieniająca się aktywność Słońca ma wpływ na zmiany klimatu.
Jak temat Was interesuje, zapraszam do subskrypcji. A wracając do składu atmosfery. 99 proc. naszej atmosfery jest dla promieniowania, i tego, którego źródłem jest Słońce, i tego, którego źródłem jest ogrzana powierzchnia gruntu, całkowicie przezroczysta.
Ale pozostaje jeszcze ten jeden procent, i w jego skład wchodzą właśnie gazy cieplarniane, głównie para wodna, dwutlenek węgla, metan i podtlenek azotu. Dlaczego akurat te gazy utrzymują, czy zatrzymują w atmosferze energię, a np. cząsteczka azotu albo tlenu nie?
Bo dwa identyczne atomy, a zarówno azot, jak i tlen występują w ziemskiej atmosferze w formie cząsteczki dwuatomowej. To za mało, by skutecznie przechowywać energię. Jako magazyny energii dobrze działają cząsteczki przynajmniej trzyatomowe.
I tutaj nawet nie chodzi o wielkość samej cząsteczki, tylko o niesymetryczny rozkład ładunków elektrycznych. Nie chcę za bardzo wchodzić w szczegóły, ale promieniowanie podczerwone wprawia w drgania cząsteczki CO2 czy H2O, ale także pięcioatomowe cząsteczki metanu.
Gdybyśmy popatrzyli na te cząsteczki pod jakimś mikroskopem, atomy, które je budują, poruszałyby się względem siebie, wykonując drgania i obroty. Te ruchy wymagają energii, a tę energię dostarcza właśnie promieniowanie produkowane przez rozgrzaną powierzchnię Ziemi.
I tak energia, która byłaby wyemitowana, wyrzucona w przestrzeń kosmiczną, jest zatrzymywana w atmosferze i podnosi temperaturę. A wracając do pierwszego pytania z tego filmu, czy dwutlenek węgla ogrzewa Ziemię?
Nie, nie ogrzewa. Jest za to jednym z gazów, który nie pozwala się Ziemi ochłodzić, tak jak nie ogrzewa nas puchowa kurtka. Ale gdy na puchową kurtkę narzucimy dodatkowo gruby koc, on także nas nie będzie ogrzewał, ale pod dwoma warstwami izolacji, choć żadna z nich nie jest źródłem ciepła, może być stanowczo za gorąco.
Nauka to lubię na Facebooku i YouTubie.