什么是全球气候变化？全球变暖的科学原理

由Boya Shirley Hu和Lisa Zhang翻译，并包括Emily Yan, Alana Tran, Lee Nevo Lamprey和Michael Ranney的帮助


你或许听说过全球气候变化，更通俗地说，也就是“全球变暖”。不管人们相不相信人类导致地球变暖的观点，大多数人都会对这个话题有所看法。然而，究竟有多少人真正了解这其中的的科学原理呢？如果让你解释全球变暖是如何发生的，你能做到吗？现在请花一点时间，尝试着给自己解释一下： 几乎所有的气候专家都认为正在发生全球变暖，这是由什么导致的呢？这其中的物理或化学原理又是什么呢？

没关系，正像我们曾经调查过的人们那样，想必你也难以解释其中的原因。在一次调查中, 我们在美国询问近三百名成年人，但是没有一个人能正确地答出全球变暖的基本原理。 在其他规模更大的调查中，我们也得到了相似的结果--大多数人们对全球气候变化都缺乏了解。然而，在不了解一个问题背景的情况下， 我们怎么能够做出有根据的的决定呢？

下面，让我们为你简短地解释一下全球变暖的原理吧。

首先，让我们了解一下在没有人类影响的情况下，地球是如何保持温度的：我们的地球在不断地吸收来自太阳的光，也就是可见光。为了释放出所吸收的能量，地球也会向外辐射。由于地球的表面温度要比太阳的表面温度低得多，向外辐射的能量也少得多，而这种能量级的辐射属于红外光。也就是说，地球会把大部分来自太阳的可见光转变成红外光。与此同时，大气层里的温室气体，比如二氧化碳、甲烷等等， 虽然会允许可见光直接穿透，但会吸收红外光——因而导致很多热量都保留在大气层里。这些能量将会在大气层中被反复地吸收和释放，然后最终释放回宇宙。正是在大气层中停留的这段时间里，这些能量帮助地球保持了适合生命居住的温度。如果没有温室气体导致的这种“温室效应”，地球的平均表面温度就会比现在低大约三十摄氏度——甚至低于水的冰点！

那么人类是如何改变了这一切呢？自从工业化时代开始以来，也就是从1750年左右开始，直至今日，大气中的二氧化碳增加了40%，而甲烷几乎成为原来的三倍！这些温室气体的增加导致更多的红外光被吸收，造成了更大的温室效应，从而导致地球升温，使得气温超过正常的温度范围。换句话说，因为到达地球的能量变得更加难以离开，所以地球的平均气温不断升高，从而产生了全球气候变化。

你一定好奇，为什么温室气体有如此特殊的作用？下面是有点深奥的科学解释：二氧化碳等温室气体之所以能吸收红外光是因为它们的分子震动产生了不对称的电荷分布。这些不对称的电荷分配与不同红外波长的能级相匹配。与此不同的是，非温室气体，例如氧气等，因为它们振动中的分子具有对称的电荷分布，所以不吸收红外光。

最后，让我们简短地总结一下全球气候变化的原理：地球把来自太阳的可见光转化成红外光，由于温室气体能够吸收大量的红外光，所以这些能量只能很缓慢地离开地球。人类产生的温室气体越多，红外光的热能就越发难以离开地球，因此地球温度的增长也会越来越快。这就是全球变暖的原理！

这些并不难理解，不是吗？在这短短的几分钟里，希望你以成为少数懂得全球气候变化原理的人。为了能让更多人了解全球变暖，请把这个视频分享给其他人。感谢您的观看！