​​
Kako delujejo podnebne spremembe (»globalno segrevanje«)?
Mehanizem globalnega segrevanja, dodatni učinek tople grede

[Ali: »Zakaj nekateri plini, kot je ogljikov dioksid (CO2), skrbijo znanstvenike, drugi pa ne, kot je kisik?«]

napisali profesor dr. Michael Ranney, dr. Daniel Reinholz in dr. Lloyd Goldwasser (ob pomoči profesorja Ronalda Cohena in skupine imenovane Reasoning group)

Znanstveniki nam sporočajo, da človekove dejavnosti spreminjajo ozračje na Zemlji in zvišujejo njeno povprečno temperaturo. Kaj povzroča podnebne spremembe?

Najprej moramo razumeti »normalno« temperaturo Zemlje: ko Zemlja absorbira sončno svetlobo, ki je večinoma vidna svetloba, se segreje. Tako kot Sonce tudi Zemlja oddaja energijo – toda ker je hladnejša od Sonca, oddaja infrardečo svetlobo. Toplogredni plini v ozračju (metan, ogljikov dioksid itd.) prepuščajo vidno svetlobo, vendar absorbirajo infrardečo svetlobo, kar povzroča segrevanje ozračja. Toplejše ozračje oddaja več infrardeče svetlobe, ki se nagiba k ponovni absorbciji – morda tudi večkrat – preden se energija končno vrne v vesolje. Dodaten čas, ko ta energija visi naokoli v ozračju, pomaga ohranjati Zemljo dovolj toplo, da podpira življenje, kot ga poznamo. (Nasprotno luna nima ozračja in je zato v povprečju hladnejša od Zemlje.)

Od začetkov industrijske dobe, okrog leta 1750, se je koncentracija ogljikovega dioksida v ozračju povečala za 40 %, metana pa kar za 150 %. Takšen porast toplogrednih plinov v ozračju povzroča dodatno absorpcijo infrardeče svetlobe, s čimer Zemljo dodatno segrejejo nad značilno temperaturno območje (čeprav je energija Sonca v bistvu nespremenjena). Z drugimi besedami, energija, ki pride na Zemljo, jo še težje zapusti, kar povzroči zvišanje povprečne temperature na Zemlji – kar povzroča globalne podnebne spremembe.

[Pojasnjeno na molekularni ravni: Toplogredni plini lahko absorbirajo infrardečo svetlobo, ker med vibriranjem molekul toplogrednih plinov prihaja do asimetrične porazdelitve električnega naboja, ki se ujemajo z ravnmi energije različnih infrardečih valovnih dolžin. Nasprotno pa plini, ki niso toplogredni (kot sta kisik in dušik – to je O 2 in N 2 ) ne absorbirajo infrardeče svetlobe, ker imajo simetrično porazdelitev naboja, tudi ko vibrirajo.]

Povzetek: (a) Zemlja absorbira večino sončne svetlobe, ki jo prejme; (b) Zemlja nato oddaja energijo absorbirane svetlobe kot infrardečo svetlobo; (c) toplogredni plini absorbirajo veliko infrardeče svetlobe, preden lahko zapusti naše ozračje; (d) ta absorbcija upočasni hitrost
uhajanja energije v vesolje; in (e) počasnejši prehod energije segreva ozračje, vodo in tla. S povečanjem količine toplogrednih plinov v ozračju ljudje povečujejo absorpcijo infrardeče svetlobe v ozračju, s čimer segrejejo Zemljo in motijo naravne globalne podnebne vzorce.

Krajši povzetek: Zemlja pretvori vidno svetlobno energijo Sonca v infrardečo svetlobno energijo, ki počasi zapušča Zemljo, ker jo absorbirajo toplogredni plini v ozračju. Ko ljudje proizvajajo toplogredne pline, energija zapušča Zemljo še počasneje, kar zvišuje temperaturo Zemlje.