KESKUSTELU

Tässä ketjussa EI keskustella siitä lämpeneekö maapallo vai ei tai onko se ihmisen aiheuttamaa.

Tämän ketjun tarkoituksena on selvittää fysiikan pohjalta, MITEN hiilidioksidi lämmittää ilmakehää. Tavoitteena on muodostaa kattava ketju auringon säteilystä hiilidioksidin ominaisuuksien kautta kasvihuoneilmiöön.

Kasvihuoneilmiön lähtökohta on säteilyn imeytyminen hiilidioksidiin. Minun ymmärrykseni asiasta on seuraava:

Hiilidioksidimolekyyli voi värähdellä muutamassa värähtelymuodossa, joilla on eri energiat. Säteilyn imeytymistä tapahtuu, kun oikean energian omaava fotoni törmää hiilidioksidimolekyyliin. Fotonin energian pitää olla tasan sellainen, että molekyyli siirtyy värähtelytilasta toiseen. Muunlaiset fotonit eivät imeydy.

Juuri oikea energisiä fotoneita on hyvin vähän. Jonkin verran imeytyy myös hieman yli- ja alienergisiä fotoneitä. Se johtuu molekyylin lämpöliikkeestä, sillä Doppler ilmiön vuoksi molekyyli "näkee" liiketilastaan riippuen fotonin taajuuden (E=hf) hieman suurempana tai pienempänä. Lämpöliike taas riippuu kaasun lämpötilasta ja paineesta.

Miten tuosta saadaan laskettua hiilidioksidin imemä energia?

Sellainen huomautus että ilma on kaasuseos, jossa muutkin kaasut absorboivat säteilyä, jota on laaja spektri. Lisäsi siinä on aerosoleja ja ioneja. Sitten on kaasun tiheys ja lämpötila.
Yhtä kaasua ei voi irroittaa tuosta kokonaisuudesta, jos halutaan nähdä sen todellinen vaikutus.
Maallikkona tälläista.

Hiilidioksidi absorboi maatasosta tulevaa matalataajuista infrapunasäteilyä. Normaalipaineessa se luovuttaa saamansa energiakvantin välittömästi ympäröivään kaasuun (happi, typpi) törmäysten kautta. Tämä on co2:n suurin lämpövaikutus. Lämpövaikutusta arvioitaessa/laskettaessa huomattava co2:n osuus ilmakehän kaasuista (0,038%).

Yläilmakehässä co2 säteilee (ylli 11 km korkeudessa) joka suuntaan. Osa säteilystä lämmittää ilmakehää, osa ei. Huomaa, että kaasun tiheys (määrä) on tuolla korkeudella pieni.
Huomaa myös, että kuvattu co2-absorbtio ei lisää kumulatiivisesti ilmakehän lämpömäärää.

Tässä ollaan vielä kaukana ilmasta ja sen koostumuksesta. Ensiksi pitää ymmärtää, miten ja kuinka paljon hiilidioksidi (tai molekyylikaasu yleensä) imee säteilyenergiaa. Sillä ei ole mitään tekemistä ilmakehän koostumuksen kanssa.

Millä tavalla? Kuinka paljon? Kaipaan kaavoja.

Etkö osaa käyttää Googlea?

Täällä on kaavoja: http://www.john-daly.com/co2-conc/ahl-co2.htm

En ota kantaa sivun sisältöön.

Etsitään hiilidioksidin absorptiospektri. (http://www.infraredanalysisinc.com/i1.htm ). Sitten arvioidaan paljonko hiilidioksidia on ilmakehässä muuttamalla kaasumäärä normaalipaineiseksi kaasupatsaaksi. Seuraavaksi tarvitaan maanpinnan säteilyspektri. Siinä voitaneen käyttää mustan kappaleen spektriä. Lasketaan absorboituva teho aallonpituusyksikkä kohti, ja integroidaan koko hoito. Tämä ei ole vaikeaa.

Sen sijaan sen päätteleminen mitä hiilidioksidin absorboima lämpö ilmakehässä tekee on vaikeampaa. Useimpien ilmastomallien mukaan se lämmittää ilmakehää. Kuinka paljon, arviot vaihtelevat huomattavasti.

Minä kun olen aina luullut että co2 vaan heijastaa maasta avaruuteen kimpoavan lämpösäteilyn takaisin maahan.

Ei se niin tee. Se, kuten monet muutkin kaasut, absorboi säteilyä tietyillä aallonpituuskaistoilla ja lämpenee samalla itse. Hyvin nopeasti (ihmisen ajantajun mukaan) lämpö leviää tasan kaikille lähistön kaasumolekyyleille ja tuloksena koko kaasumassa lämpenee.

Kaverit tässä yrittävät edetä askel askeleelta ja se on mielestäni oikein. Siksi omana kommenttina, että tarkkaan ottaen laskussa emme voi käyttää mustan kappaleen säteilylämpöä. Nämä teoreettiset yleistykset johtavat harhaan. Tässä kohdin suosittelen tuumataukoa.

Tähän kohtaan mietittäväksi se, että troposfäärin yläosassa CO2 "haaskaa" lämpöenergiaa säteilemällä myös ilmakehästä ulos. Tämä osa pitäisi osata arvioida ja vähentää ilmakehää lämmittävästä osuudesta. Eli koko patsas ei lämmitä.

Miten maan- tai merenpinnan säteily sitten eroaa mustasta kappaleesta?

Tietysti aina voi ihmetellä yksityiskohtia, mutta "kotikonstein" ei tällaisessa asiassa kuitenkaan päästä kuin parhaimmillaan oikeille kertaluokille. Vaikka ilmakehään absorboituva teho tunnettaisiin tarkkaan korkeuden funktiona, ilmaston ennustaminen on äärimmäisen vaikeaa. Ei se ennuste kaadu siihen, että absorboituva teho arvoidaan hieman väärin.

Ymmärrän tämän projektin ikäänkuin opiskeluksi. "Kasvihuoneilmiö" on totaalisena maailmanlopun teoriana sen verran haastava, että kannattaa paneutua.
Maanpiirin säteily koostuu maasta, vedestä eri olomuodoissaan, kasvillisuudesta ja rakenteista. Kyseessä on harmaan kappaleen säteily, jolle voimme etsiä mahdollisimman hyvän keskiarvon väliltä 0-1. Lyödään tuo luku sitten lukkoon, jos kertyy hyviä ehdotuksia. Vasta sitten mennään eteenpäin. Tämä olisi siis ehdotus.

Neutroni, voisitko käydä tsekkaamassa tuon Asimovin linkin? Siellä on Ahlbeckin laskelmia. Hän on niitä harvoja tässä maassa, kun on rohjennut ihan ite lähteä asiaa selvittelemään. Se kerroinhan voi löytyä suoraan sieltä, kuten paljon muutakin