Как углекислый газ задерживает тепло?

Почему и как это происходит, лишь немного сложнее.

ПРИМЕЧАНИЕ РЕДАКТОРА: Эта история является частью продолжающейся серии, отвечающей на некоторые из самых фундаментальных вопросов, касающихся изменения климата, науки, стоящей за ним, последствий потепления планеты и того, как мир решает эту проблему.

Так же, как теплица задерживает тепло или одеяло держит вас в тепле, углекислый газ, метан и другие газы — так называемые парниковые газы — задерживают солнечное тепло, которое в противном случае отражалось бы обратно в космос. Одеяло или теплица не являются идеальными аналогиями, но они дают правильное представление о том, что происходит, сказал климатолог из Пенсильванского университета Майкл Манн.

Без парниковый эффект, Земля бы замерзла, сказали ученые. Парниковый эффект, который является естественным, но затем усугубляется углеродным загрязнением, отвечает за условия, которые делают возможной жизнь на Земле.

Но хорошего может быть слишком много. В качестве примера ученые приводят безудержный парниковый эффект на Венере. На самом деле бывший топ Климатолог НАСА Джеймс Хансен, часто называемый Крестным отцом глобального потепления, сначала изучал то, что происходит на Венере, прежде чем он повернулся к своей родной планете и точно предупредил людей о том, что здесь происходит версия меньшего масштаба.

Солнечное тепло проходит через атмосферу и затем отражается как инфракрасное излучение, другой длины волны, чем он пришел. Если вы положите руку на темный камень теплым солнечным днем, вы сможете почувствовать, как тепло уходит от Земли. Парниковый эффект возникает, когда это тепло пытается покинуть Землю, но часть его улавливается различными химическими веществами в атмосфере, такими как водяной пар, углекислый газ и метан.

В 1820-х годах французский математик и ученый Жозеф Фурье вычислил что-то держит Землю теплее, чем голая скала в космосе: наша атмосфера.

«Наша атмосфера, наброшенная на земные лучи в качестве барьера, вызывает локальное повышение температуры у поверхности Земли», — ирландский физик. Джон Тиндалл сказал в 1862 году: определение водяного пара и углекислого газа как естественных парниковых газов, улавливающих тепло. Затем в 1896 г., шведский химик Сванте Аррениус. сделали еще один шаг вперед и подсчитали, что изменения в углекислом газе могут повлиять на климат.

Много школьный класс и даже домашняя кухня эксперименты Это можно показать с помощью двух пластиковых бутылок из-под газировки, небольшого количества углекислого газа, воздуха, сильной лампочки или пламени и термометра. Нагрейте аналогичным образом бутылку с обычным воздухом и наполненную углекислотой, измерьте их температуру и через некоторое время заполненная углекислотой бутылка должна нагреться заметно сильнее.

По словам Манна, это связано с тем, что геометрия, вращение и вибрация молекул углерода блокируют определенную длину волны инфракрасного света, который пытается покинуть Землю. Это другая длина волны, чем свет, направляющийся к солнцу.

Парниковые газы, особенно углекислый газ, «соответствуют своего рода дырам» в световом спектре, которые в противном случае позволяли бы теплу выходить, но они блокируют выходы, сказал Манн.

Но если существуют естественные парниковые газы, почему небольшие изменения в уровне углекислого газа имеют значение?

Уровень углекислого газа на Земле составляет около 420 частей на миллион по сравнению с 280 до промышленной революции, когда Земля нагрелась примерно на 2 градуса (1,1 градуса Цельсия) в то время. Манн предлагает еще один домашний эксперимент. Возьмите чистую миску с водой. Добавьте в него несколько капель, скажем, 0,4% воды, черных чернил.

«И вода теперь становится черной», — сказал Манн. «Некоторые химические вещества могут оказывать очень сильное воздействие в очень низких концентрациях. Это правда о цианиде. Вот почему мы избегаем цианида даже в более низких концентрациях. И эксперимент с чернилами действительно показывает, какое влияние может оказать небольшое количество очень мощных молекул… И вот что здесь происходит».

Следите за новостями AP о климате и окружающей среде на https://apnews.com/hub/климат-и-окружающая среда

Подпишитесь на Сета Боренштейна в Твиттере по адресу @borenbears

Ассошиэйтед Пресс освещение климата и окружающей среды получает поддержку от нескольких частных фондов. Узнайте больше о климатической инициативе AP здесь. AP несет исключительную ответственность за весь контент.