一点点二氧化碳的增加真有可能会导致沿海城市被淹没那么夸张吗?
温室效应,这个谁都知道,它是由太阳照射到地球的光能被地球大气中的一些气体吸收并一直残留在地球当中,残留在地球上的能量得不到有效的散发,并最终导致了全球平均气温升高的一种现象。而对于导致温室效应的原因,这就是我们所熟知的二氧化碳,以及甲烷。这或许就是绝大多数人所知道的温室效应的全部大概了吧。那么,对于温室效应产生的机制呢?它到底是怎么样的呢?
导致温室效应的气体主要是二氧化碳没错,但我们知道,在地球的大气中的二氧化碳的含量仅占到了大气总量的0.03%,剩下的绝大部分氮气与氧气为什么不会被称作是温室气体?不会导致全球气候变暖?
对于这个问题,我们首先需要了解的是光的频率波长问题。
太阳照射到地球的光波中,那是由短及长的分布的,从短波高能的紫外线到长波低能的红外线,它们都照射到了地球,而我们所能看见的只是这些光波中波长的长短适中的可见光的部分而已。不同的光波具有不同的能量,而对于不同的分子其实也具有吸收不同波段频率能量的能力的。而在我们所知的温室气体中,除了二氧化碳,甲烷外,其实还有水,一氧化二氮以及臭氧等。如果你深入到这些温室气体的分子结构组成中你或许就会发现,它们与氮气和氧气对比起来就是氮气和氧气仅有两个原子,而它们却是三个以及三个以上的气体分子。那么这三个原子的分子与两个原子的分子有什么同吗?比如说氧气与臭氧,作为由同一种元素组成的分子,为什么只因为臭氧多出了一个氧原子就变成了一种温室气体?
实际上,温室气体的作用本质就是它们的气体分子的原子数量增加之后它就会跟太阳辐射而来的不同波长频率的能量波产生作用,并最终使的波给温室气体加热的这么一个机制。
比如说我们所排出的最著名的气体二氧化碳,它是由中间一个碳原子与分布在碳原子两边的两个氧原子组成的。这个时候,实际上二氧化碳上的两边的两个氧原子并不是被牢牢地固定在两边的,它们与碳原子之间所形成的化学键会产生一定程度上的振动,比如说它两边的氧原子可以上下的振动,也可以往碳原子方向来回式的收缩振动。在物理上,我们知道,振动是跟频率是有关系的,而如果太阳照射过来的光作为一种能量波所拥有的频率跟这个二氧化碳分子内的化学键振动的频率模式相吻合的时候,光波就会对二氧化碳产生能量施加的效应,二氧化碳也就因此而获得了光波的能量。二氧化碳本身即便是获得了能量,但由于化学键本身具有更强大的键能,因此光能并不能使二氧化碳分子发生什么根本性的改变,所以二氧化碳就需要将它所获得的能量散发出去,从而使它自身恢复到原来的状态。那么二氧化碳所散发的热量到哪里了呢?
我们知道氮气跟氧气不是温室气体,但是,由于热运动的存在,氮气跟氧气会随着温度的升而产生相对应的热运动,所以说二氧化碳将它所获得的能量给传递到它遍布在它们周边的氮气和氧气了,当然也有可能是它们同类的二氧化碳分子。
从这里我们就可以看得出来了,拥有更多原子的分子,它们的内部的化学键的振动频率与光波所匹配的振动频率的会增加,而像氮气跟氧气这种结构单一,且又是三键或二键的这种分子间很牢固化学键的连接方式,因此它们也就很难产生像单键那样的振动了。至于前面说为什么有两个氧原子的氧气不是温室气体,而拥有三个氧原子的臭氧却成了温室气体的原因就在这里了。
不同的气体分子,对不同的光波具有着不同的吸收能力,而温室气体中所吸收的能量大多是来自于红外线的部分,也就是无论是二氧化碳还是甲烷,亦或者是水蒸气等,它们主要吸收的是红外线的能量,因为在频率上,它们能匹配的更加的吻合,而可见光呢?所幸的是它们没有被其他吸而直接被我们观察到了,也就是说如果阳光中只有可见光的部分,即便地球上的二氧化碳再多,那也是产生不了温室效应的。那么在光中能量最高的紫外光呢?它被谁吸收了?
对紫外线的吸收,众多周知的就是臭氧了,所以说臭氧作为一种温室气体的作用机制也就体现在这里了。我们知道紫外线是一种波长很短的波,它可以透过我们的皮肤表层,然后对我们的细胞产生危害,正是因为紫外光在地球的上空被臭氧几乎100%的吸收了,这才不至于会使它们直接穿过大气层,然后对地面的生物产生危害。
全球变暖可导致海平面上升,并最终导致许多的沿海城市被淹没。这是我们经常被听到亦或者是看到的预测,那这预测是不是有点夸张了呢?即便是全球变暖,那也不会暖到两极的冰川全部融化了吧。这会不会是一些气象学家们为宣传全球气候问题的严重性而故意夸大的呢?
实际上,全球气候变暖到了一定范围之后,它是会出现一些不可控的因素在里面的。在很多人的认识中,在很多人的认识中,只要我们不再排放二氧化碳了,全球气温也就不会再上升了,其实这是不准确的。
在众多的温室气体中,当前二氧化碳对全球升温的贡献值大概为55%,而甲烷的则是15%,为什么要提到甲烷呢?这是因为在很多的冻土当中,那是匿藏着很多的甲烷的,虽然目前甲烷对全球升温的贡献值不如二氧化碳,但是如若全球气候变暖了,某些冻土中的甲烷被释放出来了,那这是不是加剧了全球气温上升的速度了呢?要知道,二氧化碳的GWP值为1,而甲烷的GWP值可高达25呢,这意思就是说,一吨的甲烷对气候升温贡献值就相当于25吨的二氧化碳所作出的贡献值呢。
二氧化碳导致全球气温升高,气温的升高会导致冻土被解冻并释放出甲烷气体来进一步的加剧气温的升高速度,而更高的气温将解冻更多的冻土,从此有可能会将全球的气候问题带向一个万劫不复的境地,这不是不可能的。想象一下现在大气中满是温室气体的金星,它的表面温度已经高达了462℃,那温度是比一个沸水锅还要厉害四五倍呢?虽然说往后的地球不太可能会成为下一个金星,但要是成为了十分之一个就已经是灾难性的了。
但是我们知道,温室气体虽是会导致全球气温升高,可对于全球气候的问题上,那也是没办法离开它们的。很多人都听说温室气体就像一颗星球上裹着的一层棉被一样,星球的暖冷全靠它们了。金星的被子太厚,保温能力太强,这导致了它的温度居高不下,而火星或者是月球呢?它们缺乏温室气体的有效保暖,这才导致了极大的昼夜温差出现。要是我们地球上没有温室气体,在白天或许还有机会像火星那样拥有二十几度的适宜温度,可是到了晚上呢?零下八九十度的低温,不说动植物没了,其实就连人也活不了了。
温室气体不是完全不好,而是我们确实已经不需要那么多了。一张被子,盖得太厚会热,但盖得太薄又会冷,因此我们需要的就是一张厚薄度合适我们的,就跟地日的距离那样,我们只能在一定的范围值内存活,而在这个范围值之外的,也许我们也只好走向灭绝了。
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- 编辑:兰心
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