Czy globalne ocieplenie to bzdura? Pochwała atmosfery

Atmosfera Ziemi jest jak „uszyta na miarę”: chroni nas przed meteorytami, tłumi promieniowanie nadfioletowe, wytwarzające mutacje (np. raka skóry), zapewnia nam tlen niezbędny do oddychania i jest przezroczysta akurat w tym obszarze fal elektromagnetycznych, które widzimy. Oczywiście, od czasów Charlesa Darwina, wiemy, że trzeba spojrzeć na to odwrotnie: na drodze jakiej ewolucji doszło do tej sytuacji. Ochrona przed meteorytami jest np. niepełna, o czym boleśnie przekonały się dinozaury (zostały tylko energooszczędne zwierzątka w rodzaju dzisiejszych ryjówek – nasi prarodzice). Nam też w zasadzie grozi podobny los, jeśli odpowiednio duża asteroida uderzy w Ziemię. Warstwę ozonową, która chroni przed nadfioletem, dość łatwo byłoby zniszczyć, na szczęście przestaliśmy wypuszczać do atmosfery niektóre związki chemiczne, stosowane w celach dość trywialnych: w dezodorantach i lodówkach. Za tlen powinniśmy dziękować naszym braciom mniejszym roślinom, bez nich (bez fotosyntezy) nie moglibyśmy żyć. Widzimy fale elektromagnetyczne o takich długościach, bo nasza gwiazda centralna najwięcej wysyła w tym obszarze widma (byłoby bez sensu mieć oczy wrażliwe na fale, których praktycznie nie ma). To, że dzięki temu możemy widzieć także inne ciała niebieskie jest tylko wspaniałym dodatkiem. A dzięki obserwacjom gwiazd i planet powstała astronomia matematyczna. A dzięki astronomii powstała fizyka, a dzięki fizyce, a później chemii i biologii, powstała nasza cywilizacja w obecnym kształcie.

W sierpniu 1883 roku na wysepce Krakatau w Indonezji wybuchł wulkan. Wskutek tej erupcji i wywołanych nią fal tsunami zginęło 40 000 ludzi. W końcu października w Europie zaczęły się niesamowicie piękne zachody słońca – znaczyło to, że pył wyrzucony do atmosfery podczas erupcji zdążył już przywędrować na umiarkowane szerokości geograficzne (kolory zachodów słońca to głównie skutek rozpraszania Rayleigha). W Wielkiej Brytanii zachody słońca obserwował zafascynowany nimi poeta, żarliwy katolik, Gerald Manley Hopkins. Swoje opisy wysłał do „Nature”: „Ponad zielenią ukazał się czerwony blask, szerszy i bardziej krzepki; był miękko cętkowany i w żebrach czy pasach kolor był bliższy różu, a w prześwitach, gdzie przeświecał błękit nieba, bliższy malwy. Wyżej był niewyraźnie bzowy. Czerwień można było dostrzec najpierw na wysokości 45º nad horyzontem i widziało się w niej promienie, które jeden z patrzących porównał do ludzkiej dłoni. Do 4:45 czerwień wyparła zieleń i stapiając się z resztką pomarańczowego dosięgła horyzontu” (cyt. w: http://publicdomainreview.org/2012/05/28/the-krakatoa-sunsets/). Malarz William Askroft spędził wiele popołudni, malując widoki nieba na brzegu Tamizy w Chelsea, było to dla niego frustrujące doświadczenie: jego sztuka była bezsilna wobec tej ruchomej powodzi kolorów.

7261360630_2085ed432a_o7261360998_60c9500aa6_o

Zachody słońca po erupcji Krakatau pokazały naocznie, że atmosfera jest wspólna dla całej Ziemi. Jeszcze jedną wspaniałą zaletą, za którą winniśmy wdzięczność naszej siostrze atmosferze, jest efekt cieplarniany. Gdyby nie było atmosfery temperatura Ziemi byłaby równa -20º C – tyle wynika z prostego bilansu energii przychodzącej ze Słońca i wysyłanej przez Ziemię. Ilości energii przychodzącej i wysyłanej w jednostce czasu powinny być równe, inaczej Ziemia musi się ogrzewać albo stygnąć. Naprawdę gdyby temperatura była tak niska, na powierzchni Ziemi byłoby dużo lodu, który świetnie odbija światło i w rezultacie mniej światła słonecznego byłoby pochłaniane przez Ziemię, co znaczy, że temperatura byłaby jeszcze niższa.
Nasza atmosfera przepuszcza niemal całkowicie światło widzialne – większą część energii docierającej do nas ze Słońca. Ziemia, a także sama atmosfera, także wysyłają promieniowanie termiczne, ale jest ono w większości podczerwone, gdyż temperatura Ziemi jest 20 razy mniejsza od temperatury Słońca. Atmosfera Ziemi jest jednak nieprzezroczysta w podczerwieni, dzięki parze wodnej i CO2. Bilans energetyczny wygląda w rezultacie tak.

greenhouse1

Ziemia wysyła więcej promieniowania podczerwonego, niż otrzymuje ze Słońca. Bilans energii zarówno „pod atmosferą”, jak i „nad atmosferą” jest zerowy: tyle samo energii przychodzi i ucieka. Jednak atmosfera promieniuje w górę i w dół, dzięki czemu Ziemia może wysyłać więcej energii – a to oznacza, że jej temperatura jest wyższa: zamiast -20º C otrzymalibyśmy +30º C (-20º C będzie teraz temperaturą na skraju atmosfery, a nie na Ziemi). Temperatura wyszła trochę za wysoka, ale to szczegół. Gdybyśmy przyjęli, że nie cała energia wysyłana w podczerwieni przez Ziemię jest pochłaniana przez atmosferę, ale część jej ucieka w kosmos, wynik byłby bardziej realistyczny. Widać o co chodzi: im bardziej nieprzezroczysta atmosfera w podczerwieni, tym wyższa temperatura planety. Efekt ten – efekt cieplarniany – jest zbawienny, bo, powtórzmy, marnie by nam się żyło w temperaturach średnich poniżej -20º C. Tyle, że gdy atmosfera stanie się zanadto nieprzezroczysta w podczerwieni, na Ziemi może stać się zbyt ciepło. Ludzie od XVIII wieku wysłali do atmosfery tyle CO2, że zaczęło to już wpływać na klimat globalny. Możemy stać się ofiarami naszego sukcesu ewolucyjnego i cywilizacyjnego. Oczywiście, przyszłość jest nieznana, bo może też nadlecieć za, powiedzmy, pięćdziesiąt lat duża asteroida i zafundować nam nie tylko piękne zachody słońca, ale w ogóle zimę na dziesięć lat. Wtedy nikt się nie będzie musiał martwić globalnym ociepleniem, zresztą ryjówki mają na to za mały mózg.

Advertisements

4 myśli nt. „Czy globalne ocieplenie to bzdura? Pochwała atmosfery

  1. Dzieńdobry,
    Dlaczego -20C bez atmosfery? Skoro bilans bez atmosfery jest minusowy to temperatura nie powinna być stała. Czegoś tu nie rozumiem chyba.

    Lubię

    • Bilans energii jest zerowy i z atmosferą, i bez, tylko na innym poziomie temperatury. Bez atmosfery byłoby -20, a z atmosferą jest więcej na powierzchni Ziemi, chociaż wysoko w atmosferze już jest zimno. Bez atmosfery byłoby tak jakby niebieski prostokąt był powierzchnią Ziemi: strzałki w górę i w dół są tej samej długości, ale krótsze, niż to jest naprawdę.

      Lubię

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s