全球气候变化（“全球变暖”）的原理是什么？

全球变暖的机制所在——一种过量的温室效应
[抑或说：“为什么科学家普遍将之“归罪”于例如二氧化碳之类的气体，而不是其他的——比如氧气？” ]
作者：Michael Ranney教授, Daniel Reinholz, Dr.Lloyd Goldwasser (同时谨向Ronald Cohen教授以及他的团队表示感谢) 2010年10月，
加州大学伯克利由Boya Shirley Hu和Lisa Zhang翻译，并包括Emily Yan, Wenjie Gan, Alana Tran, Lee Nevo Lamprey和Michael Ranney的帮助

科学家们普遍认定人类活动正在持续影响着地球的大气层并且与此同时让地球的平均气温日益升高。那么究竟是什么造成了这些气候变化呢？

首先，让我们尝试理解——除却人类活动的影响，地球的“正常”气温是如何保持的：每当地球吸收来自太阳的光，其中绝大多数为我们所说的可见光，地球便开始产热。与太阳一致的是，地球也会向外产生辐射——然而由于地球表面的温度远低于太阳的表面温度，地球所辐射出的是低能量辐极的红外光。大气中的温室气体（例如甲烷，二氧化碳等等）会允许可见光直接穿透，然而于此同时吸收红外光的能量——这也就是致使大气层不断升温的原因了。随着大气层气温的升高，它会辐射出更多的红外光，而这些红外光，在它们最终重返宇宙空间之前，可能将来回不断地在我们的大气层内被吸收与释放。其实也正是这些能量，通过在大气层逗留的这段时间内，帮助了地球保持其适宜生命居住的温度。（作为横向对比，月球并没有大气层存在，继而使它的平均表面温度比地球相对较低。）

自从1750年的工业化时代开始以来，直至今日，大气层中的二氧化碳显著增长了40%，而甲烷，更是激增了150%。这些温室气体的大幅增加直接导致了超额的红外光被不断地吸收，也致使地球的温度超过了其应有的正常温度范畴(纵使来自太阳辐射的能量自始至终维持在一个不变的维度)。换而言之，那些到达地球的能量变得更加难以离开，这便导致了地球平均气温的不断上升——从而造成了全球气候变化。

[而从微观的粒子角度来看，由于温室气体的分子振动产生了不对称的电荷分布，这些电荷分布的能量层级与红外光波长的能级相吻合，从而使得这些温室气体得以吸收红外光。反之，那些非温室气体（例如氧气与氮气），因为它们的分子振动时所产生的是对称的电荷分布，所以它们并不吸收红外光。]

作为总结：（1）地球能够吸收绝大多数它所接收到的太阳光；（2）地球继而将这些所吸收的光能以红外光的形式进行辐射；（3）在这些红外光能够逃逸大气层之前，它们将大量被温室气体所吸收；（4）由于被温室气体吸收，这些红外光的能量重返宇宙空间的速率被大幅放缓；（5）这些能量的缓慢流通最终使大气层，水圈，以及地表的温度都有所上升。而我们人类，由于对大气层中温室气体的大量排放，间接加速了大气层对红外光更多的吸收，也继而导致了地球的不断升温以及一定程度的对全球范围气候特征的破坏。

简而言之：地球将来自太阳的可见光转化成为红外光，这些红外光所带的能量，出于温室气体的大量吸收，只能够相对缓慢地离开地球。随着人类排放的温室气体的增加，这些能量离开地球的速率也日益减缓——从而使得地球的温度不断攀升。

Videos based on the 400 words: 
Sharing Options:

    Comments: