溫室效應具體是怎麼發生的?你真的清楚嗎?

小知識,大科學 發佈 2022-04-25T23:01:25.387270+00:00

近幾年來,我們時常會在生活中聽到「碳中和」這個詞。同時,可能我們不少人也知道,我國將力爭在2030年前使我國的二氧化碳排放量達到峰值。而等時間到了2060年,我國則將爭取實現「碳中和」這個目標。它們兩個合在一起統稱為雙碳目標,是我國對於國際社會的莊嚴承諾。

近幾年來,我們時常會在生活中聽到「碳中和」這個詞。同時,可能我們不少人也知道,我國將力爭在2030年前使我國的二氧化碳排放量達到峰值。而等時間到了2060年,我國則將爭取實現「碳中和」這個目標。它們兩個合在一起統稱為雙碳目標,是我國對於國際社會的莊嚴承諾。

而這裡所指的碳,其實就是二氧化碳。

二氧化碳並不是一個少見的事物,我們每個人在呼吸的過程中都會將空氣中的氧氣轉變為二氧化碳。不僅如此,許多人愛喝的可樂等碳酸飲料中,都有著二氧化碳的存在。

那麼為什麼區區一個小小的二氧化碳,會需要國際社會的共同努力來解決它呢?

這裡我們就不得不提到溫室效應這個耳熟能詳的名詞,本文將詳細的介紹溫室效應的產生。

首先我們需要了解何為太陽輻射。它是太陽以電磁波的形式向外傳遞的能量。

儘管我們地球所接收到的太陽輻射僅僅是太陽總輻射量的22億分之一,但它卻是我們地球最主要的能量來源。

有許多人經常將太陽輻射與太陽光之間搞混,認為它們是同一事物。事實上,太陽光只是太陽輻射中的一部分,它是太陽輻射中的可見光區。

我們可以根據波長將太陽輻射分為區,可見光區和紅外區,如下圖所示。

這裡我們需要注意,光是一種電磁波,它不僅具有粒子性,還具有波動性。

前者是在光電效應的實驗中證明的,而後者則是因為光具有疊加,干涉等波的性質。因為本文所講述的是溫室效應,所以這邊不對波粒二象性的具體證明過程進行詳細講解,大家只要知道光既可以被當成波,又可以被當成光粒子即可。

在太陽輻射穿過地球大氣層的時候會受到嚴重的削弱,比如我們知道大氣中的臭氧層會吸收紫外線。同時大氣對太陽輻射還有著反射和散射作用。

這些大氣作用最終導致到達地面的太陽輻射為短波輻射,約占原有太陽輻射的50%。它們主要是,近紫外區,近紅外區和可見光區。其實無非就是可見光區,再加上靠近可見光區兩邊的紫外區和紅外區的一部分。

這一部分短波輻射之所以可以到達地面,是因為大氣不吸收它們。就是大氣有點挑食,它只吃長波輻射,不吃短波輻射。

比如大氣中二氧化碳,它所吸收的就是長波輻射,吸收的波長位於紅外線區。

這一部分被大氣層所漏過的短波輻射,最終就到達了地表。顯而易見的是地表會吸收這部分輻射,從而使其溫度升高。

這邊還需要先介紹一下熱輻射。

一切具有溫度的事物都不斷以電磁波的形式向外輻射能量,稱為熱輻射。比如說我們,此刻就不斷向外發出電磁波。而物體的溫度越低,則向外輻射的電磁波的波長就越長。

比如我們此時向外輻射的屬於長波輻射。那麼自然可以考慮到地面的溫度相對而言也不會特別高,所以它所輻射出來的也是長波輻射。這一長波輻射恰好可以被大氣中的二氧化碳所吸收,就如同在地球表面上蓋了一層被子一樣。

而在大氣中的二氧化碳含量越高,這一情況就越發嚴重。

因為二氧化碳不會吸收從外界進入到地球的短波輻射,但是卻阻止熱量從地球離開到宇宙中。這就導致地球的溫度不斷升高,冰川融化並引發各種各樣的災難。

其實我們生活中的溫室大棚用的也是同樣的原理,塑料大棚對於電磁波也是選擇性吸收的。

屬於太陽輻射的短波輻射可以隨意進入。但是當地面溫度升高以後,所散發出的長波輻射卻無法出去,因為它們被大棚的塑料薄膜給吸收了。這就導致大棚中的溫度越來越高,營造出了一個良好的植物生長環境。

關鍵字: