torsdag 29. juli 2010

Drivhusgasser

For et par dager siden skrev jeg en intro om drivhuseffekten. Dette innlegget vil se mer på drivhusgassene.

Molekylær absorpsjon


Tittelen på dette avsnittet bør være skummel nok til å skremme de fleste, kjernen i det jeg skal prøve å beskrive her er avansert partikkelfysikk. Som jeg raskt nevnte i bloggen om drivhuseffekten absoberer de ulike molekylene elektromagnetiske bølger ved ulike bølgelengder. En elektromagnetisk bølge er alt fra radiobøger til synlig lys, det er bare bølgelengden og frekvensen som skiller de ulike typene stråling. Blått lys har en bølgelengde på 475 nm, rødt lys har 650 nm, og radiobølger har flere meter til kilometere lange bølger. (http://eosweb.larc.nasa.gov/EDDOCS/Wavelengths_for_Colors.html)
Som sagt absorberer de ulike gassene ulike bølgelengder. Drivhusgassene absorberer innen varmestrålingen, under har jeg fått et absorpsjonsspektra for atmosfæren fra http://brneurosci.org/co2.html. De fargerike strekene viser utvalgte gasser sin absorpsjon, og den svarte streken viser den samlede absorpsjonen. Som en kan se er det lett å finne de ulike gassene igjen i den totale absorpsjonen.


Gir mer gass mer absorpsjon?


Når vi skal se på om en økning i gasser vi gi en økning i absorpsjon, og dermed økt drivhuseffekt, må vi gå ennå dypere inn i hva som skjer på partikkelnivå. Når et foton (et lyspartikkel) kommer inn mot et molekyl er det mye som skal til før det absorberes. Fotonet må ha riktig bølgelengde i forhold til hva molekylet kan absorbere. Selv om det har riktig bølgelngde er det ikke sikkert at det absorberes, her er det snakk om litt tilfeldigheter. Øker en antallet partikler, f.eks, mengden CO2 i atmosfæren, øker sannsynligheten for at fotonet skal treffe et molekyl som kan absorbere det. I tillegg utvides antallet ulike bølgelengder noe ved at en øker antallet molekyler. Denne økningen i antallet bølgelengder skyldes at alle molekyler beveger seg til en hver tid, og etter som lyshastigheten er konstant endres bølgelengden på lyset som treffer partikkelen ut fra retningen molekylene beveger seg i forhold til lyset. Denne utvidelsen vil føre til at lys som egentlig har for kort eller for lang bølgelengde kan passe p.g.a. bevegelsen til molekylet.

tirsdag 27. juli 2010

Drivhuseffekten

Det er tydelig i debatten  at den grunnleggende forståelsen om fysikken som ligger bak klima og klimaendringer er svær mangelfull. Jeg vil her prøve å gjøre noe av dette lett forståelig. Jeg kan med en gang gjøre det klart at jeg ikke har tenkt å gi en 100 % dekkende forklaring.

Plancks lov


Et grunnleggende prinsipp er at alt sender ut elektromagnetisk stråling, det eneste som varierer er farven på strålingen. Solen sender ut stråling som tilsvarer ca 5500 oC, menneskekroppen stråler ut ved ca 35 oC. Mer detaljer om dette på Wikipedia. Dette betyr i praksis at energien fra solen kommer til jorden med relativt korte bølgelengder, hovedsaklig som synlig lys, og forlater jorden med lengre bølgelengder, i praksis infrarøde (også kalt varmestråling).

Molekylær absorpsjon


Et annen fundamental fysisk sannhet er at alle molekyler absorberer elektromagnetisk stråling. Tilsvarende som mange barn er kresne og bare spiser noen få retter mat, absorberer molekyler og atomer utvalgte bølgelengder. Ser vi på atmosfærens sammensetning finner vi raskt at det knapt er noen absorpsjon i f.eks. synlig lys, mens det i infrarødt er det mange molekyler som absorberer. Resultatet av dette er at energien fra solen lett kommer ned til jorden. Noe av lyset vil bli reflektert og sendt ut igjen, resten vil bli absorbert av jorden. Energien som er absorbert i jorden vil så sendes ut som infrarød stråling. Som beskrevet over absorberes en signifikant del av energien i det infrarøde området. Dette fører til at en betydelig del av energien ikke slipper men blir absorbert av molekyler i atmosfæren. Etter kort tid vil energien sendes videre i de samme bølgelengdene. En figur av dette finner du på Wikipedia. Det er denne forskjellen på inngående stråling og utgående stråling som gir effekten som kalles drivhuseffekten.