Zmiana klimatu z perspektywy fizyki

Uffff! Ale gorąco. W samochodzie upał jest jeszcze większy, niż na zewnątrz. Zastanawiałeś się kiedyś, dlaczego samochód tak się rozgrzewa, gdy zostawiasz go na słońcu? Nooo...

tak. Okna w samochodzie wpuszczają światło słoneczne, które pada na wszystko, co jest w środku... siedzenia i inne elementy. Część światła odbija się od nich, a reszta energii słonecznej zostaje pochłonięta. Siedzenia i pozostałe elementy w samochodzie rozgrzewają się.

Powietrze w środku pojazdu także się nagrzewa, pobierając ciepło głównie z rozgrzanych przedmiotów. Gdy wszystkie elementy w środku już się nagrzeją, zaczynają emitować promieniowanie cieplne, ale to promieniowanie ma inną długość fali, niż światło słoneczne, które wpadło do samochodu. Chociaż światło słoneczne potrafi przejść przez szybę, część promieniowania cieplnego już nie. Takie promieniowanie odbija się od okien i rozgrzewa samochód jeszcze bardziej. Temperatura rośnie, a pojazd staje się gorący.

To jest efekt cieplarniany. Nazwa pochodzi od cieplarni, szklanych domków, gdzie tworzymy ciepłe warunki sprzyjające wzrostowi roślin. Ale jeśli więcej energii wchodzi niż wychodzi, czy samochód nie będzie coraz bardziej gorący, aż zacznie się palić? Nie, samochód pozbywa się części promieniowania ciepłego i robi to coraz szybciej, im bardziej się nagrzewa. Gdy tyle samo energii wchodzi i wychodzi, następuje stan równowagi.

Wtedy samochód przestaje się rozgrzewać. Jest gorący, ale nie na tyle, żeby zacząć się palić. Samochód ma dużo wspólnego z Ziemią. Światło słońca pada na Ziemię, a duża jego część przechodzi przez atmosferę i rozgrzewa planetę. Wtedy powierzchnia Ziemi emituje promieniowanie cieplne i tak jak w przypadku samochodu długość fal tego promieniowania jest inna od długości fal padającego światła. Podobnie jak w przypadku okien samochodu część promieniowania cieplnego odbija się z powrotem od atmosfery Efekt cieplarniany jest też korzystny dla naszej planety.

Ziemia nagrzewa się. Im cieplejsza jest Ziemia, tym więcej energii emituje jej powierzchnia. I tak jak w samochodzie Ziemia osiąga stan równowagi w temperaturze, przy której energia trafiająca na Ziemię jest równa wyzwalanej energii. Taka temperatura mieści się w zakresie, który umożliwił pojawienie się i rozwój życia na Ziemi. Bez efektu cieplarnianego Ziemia byłaby znacznie zimniejsza, prawdopodobnie o około trzydzieści stopni. Życie na Ziemi raczej by nie istniało.

Hmmm... rozumiem. Efekt cieplarniany jest ważny dla naszej planety i dla życia na niej. W samochodzie jest to jednak dość irytujące. Mam wrażenie, że siedzę w piekarniku!

Dokładnie. Dla planety to też jest poważny problem. Efekt cieplarniany jest ważny i naturalny, ale nadmierny efekt cieplarniany nie jest dobry. Ludzie zmienili atmosferę Ziemi, a przez to równowagę pomiędzy energią otrzymywaną a uwalnianą. Doszło do zaburzenia równowagi. Średnia temperatura na Ziemi szybko wzrasta.

W ciągu ostatnich stu lat emisja zanieczyszczeń na przykład z fabryk i samochodów podniosła poziom dwutlenku węgla i pary wodnej w atmosferze. Takie zanieczyszczenia nazywamy czasem gazami cieplarnianymi. Więcej gazów cieplarnianych oznacza, że mniej promieniowania cieplnego wychodzi poza atmosferę ziemską Efekt cieplarniany nasila się, a Ziemia staje się coraz cieplejsza. To jest globalne ocieplenie. Jego przyszłego znaczenia dla ludzi i zwierząt jeszcze nie znamy, ale konsekwencje mogą być poważne, jeśli ocieplenie się nie zatrzyma.

Owszem, w samochodzie można otworzyć okna, ale w atmosferze ziemskiej okien nie ma. Aby powstrzymać globalne ocieplenie, trzeba ograniczyć emisję gazów cieplarnianych do atmosfery. Tak, Philipie. Wybory, których dokonujemy w życiu mają znaczenie. Nie zawsze wiadomo, co jest dobre, a co złe, ale trzeba koniecznie zastanawiać się nad tym, co się robi.