Znajomość fizyki jest niezbędna nawet przy czytaniu prestiżowego brytyjskiego tygodnika "The Economist", 19 stycznia 2013, na jednej stronie - aż dwie mini lekcje w fizyki
Jeden z artykułów, zatytułowany "Nowy czarny" (The new black) mówi o efekcie cieplarnianym. Okazuje się, że sadza - czarny węgiel z komina, znacznie wzmaga efekt cieplarniany. Jak pisze "The Economist" - "Sadza nagrzewa atmosferę, ponieważ absorbuje światło Słońca. Czarne rzeczy tak robią. To jest fizyka podstawowa."
Dotychczas nie przywiązywano znaczenia do obecności sadzy w powietrzu. 15 stycznia, akurat piątego dnia jak czarny smog przysłaniał niebo Pekinu, opublikowany został artykuł w prestiżowym Journal of Geophysical Research. Okazuje się, że sadza jest dla zmian klimatycznych znacznie bardziej niebezpieczna niż przypuszczano dotychczas - to nie metan emitowany przez miliony (miliardy?) krów na całym świecie i przez rozmarzającą tundrę, ale właśnie sadza, zaraz po dwutlenku węgla, jest najbardziej dla klimatu niebezpieczna.
Dlaczego to tak trudno zrozumieć? Otóż bilans cieplny Ziemi jest problem skomplikowanym. Mniej więcej ź energii docierającej odbija się od atmosfery, ź jest pochłaniana przez atmosferę i chmury a tylko połowa (dokładniej 47%+7%) promieniowania Słońca1 dociera do powierzchni Ziemi.
Ale ta energia, zanim wróci w kosmos, "odbija się" wielokrotnie między powierzchnią Ziemi a atmosferą. To jakby w grze w ping-ponga, kursuje jedna piłeczka a widać ich więcej.
Po zsumowaniu, dodatkowe 98% energii docierającej do Ziemi do zasługa atmosfery - naszej ciepłej pierzynki.
Atmosfera, to taka ciepła pierzynka przykrywająca Ziemię - wpuszcza światło a nie wypuszcza ciepła.
Przyjrzyjmy się temu bilansowi szczegółowo!
http://www.srh.noaa.gov/jetstream/atmos/energy_balance.htm
Dociera do powierzchni Ziemi | % | |
| 47%+7% | światła bezpośrednio ze Słońca |
| 98% | promieniowania podczerwonego z atmosfery |
Suma | 152% | |
Powierzchnia Ziemi oddaje | % | |
| 7% | odbija światła bezpośrednio |
| 5% | ciepła poprzez konwekcję powietrza |
| 24% | ciepła poprzez parowanie wody |
| 116% | ciepła poprzez promieniowanie podczerwone |
Suma | 152% | |
Atmosfera otrzymuje | % | |
| 4% | absorpcja światła słonecznego przez chmury |
| 19% | absorpcja słońca przez atmosferę (m.in. ozon) |
| 24% | przez skraplanie wody z Ziemi w chmurach |
| 5% | poprzez konwekcję z powierzchni Ziemi |
| 104% | promieniowanie podczerwone emitowane z Ziemi |
Suma | 156% | |
Atmosfera oddaje | % | |
| 9% | emisja w podczerwoni z chmur w kosmos |
| 49% | emisja w podczerwoni z atmosfery w kosmos |
| 98% | emisja w podczerwoni w kierunku Ziemi |
Suma | 156% | |
Z kosmosu dociera | % | |
Suma | 100% | |
W kosmos powraca | % | |
| 23% | odbite światło Słońca przez chmury |
| 7% | odbite światło Słońca przez Ziemię |
| 49% | emisja podczerwona z atmosfery |
| 9% | emisja podczerwona z chmur |
| 12% | emisja podczerwona z powierzchni Ziemi |
Suma | 100% | |
Jak w prawdziwej księgowości, bilans jest skomplikowany, ale się "zgadza"! Nie ma nadwyżki (Ziemia się nie grzeje) ale nie ma też manka.
Kluczem do zrozumienia, dlaczego atmosfera jest stosunkowo dobrze (47%) przezroczysta dla światła ze Słońca (temperatura powierzchni 5700 K) a słabo przezroczysta (12%) dla promieniowania podczerwonego z Ziemi (temperatura Ziemi to +15oC=298 K) są własności optyczne atomów i cząsteczek, z których atmosfera się składa.
Ale to już historia na inny raz!
Przeczytaj więcej: Dlaczego zimą jest ciepło - czyli o efekcie cieplarnianym
Przeczytał, opisał i policzył: GK
WWW: KS
1 Ilość energii promieniowania elektromagnetycznego docierającego do Ziemi (ponad atmosferą) wynosi 1361 W/m2. Wielkość tę nazywamy stałą słoneczną. W bilansie tym 10% przypada na światło nadfioletowe, 40% na światło widzialne (380-760 nm) i 50% na podczerwień.
[zob. też Solar constant versus the electromagnetic spectrum]
