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  • 1 # 講科學堂

    地球的大氣層就像溫室大棚的玻璃罩一樣,儲存著太陽輻射來的熱量,使地球的溫度不至於太低。據估計,地球如果沒有大氣層,其平均地表溫度將降到-18℃,而不是現在的14℃。

    圖:溫室效應示意圖

    Sunny是有不同頻率的電磁波組成,其頻譜的一半是可見光,另一半由紅外線和紫外線組成。大氣對頻率較高的電磁波阻擋能力較弱,故而Sunny中的大部分能量都會進入大氣層,照射到地面。

    大氣會將太Sunny能量的26%反射到太空中,大氣本身會吸收19%,其他部分由大地吸收。大地被Sunny加熱後也會以遠紅外線的方式輻射能量。由於大氣對遠紅外線這種頻率較低的輻射吸收能力比較強,這樣,大部分能量就會被儲存在大氣之中,使地球保持一個合適的溫度。

    大氣中具有吸收這種低頻輻射能力的氣體主要有:水蒸氣、二氧化碳、甲烷和臭氧。

    圖:水蒸氣(藍色)和二氧化碳(紅)的吸收頻譜

    從上圖來看,二氧化碳造成的溫室效應比水蒸氣弱了很多。但由於二氧化碳的吸收能量的波長與大地輻射的遠紅外線的波長接近,所以,它是阻擋大地輻射逃出地球的主力軍。

    由於地球的生態圈有較強的碳迴圈能力,可以將大氣中的二氧化碳保持在一個較為恆定的水平,不至於使溫室效應失控。使得地球的平均氣溫在一個較長的時期儲存穩定。金星由於沒有這種碳迴圈能力,使得大氣中的二氧化碳含量達到了96.5%,失控的溫室效應使得金星地表溫度達到了462℃,這樣的溫度導致金星遠古時代的海洋被全部蒸發。

    圖:金星圖:金星的地表

    由於工業革命後,人類對能源的需求越來越多。對化石燃料的使用,使得億萬年來被生態圈固化於地球內部的碳被大量的釋放出來。這就導致了全球氣溫的上升。這會導致一系列災難性的後果,例如:融化的兩極冰川使得海面上升,淹沒沿海地勢低窪的地帶。而人類主要的經濟活動和人口都集中於這些地區。

    當然,由於地球生態圈的能力還是比較強悍的,如果人類減少排放二氧化碳,生態系統會自行對二氧化碳進行吸收和固化。所以,各國目前簽單了一系列條約來減少溫室氣體的排放。但這還不是根本,只有更先進的能源技術取代現有燃燒化石獲取能源的手段後,人類才會徹底擺脫全球變暖帶來的不利影響。例如:可控核聚變。

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