Как диоксид углерода прогревает нашу планету? Это вопрос, который многих волнует. Под действием СО2 Земля похожа на теплицу или одеяло, сохраняющее тепло? На самом деле, ни то, ни другое. Для понимания этого процесса нам придется немного погрузиться в квантовую механику.
Начнем наше путешествие с радуги. Если внимательно посмотреть на свет, проходящий через призму, можно заметить темные участки, где отсутствуют некоторые цвета. И куда же они подевались? Оказывается, разные газы поглощают определенные части светового спектра, прежде чем он достигает наших глаз. Так, кислород «похищает» часть темно-красного света, а натрий «забирает» две полосы желтого.
Почему отдельные газы абсорбируют определенные цвета света? Для ответа на этот вопрос погрузимся в мир квантов. Каждый атом и молекула обладают уникальным набором энергетических уровней для своих электронов. Чтобы поднять электрон с одного уровня на другой, молекуле необходимо получить строго определенное количество энергии. Откуда же берется эта энергия? От света.
Световые частицы, или фотоны, обладают разной энергией, соответствующей их цвету: красный свет - меньше энергии, фиолетовый - больше. Солнечный свет предоставляет широкий спектр фотонов, и каждая молекула может выбрать «подходящий» фотон, получив необходимую энергию для совершения энергетического «скачка». В этот момент фотон исчезает, молекула заряжается энергией, и мы видим пропасть в спектре радуги.
Что происходит, если фотон несет избыток или дефицит энергии? Молекула просто пропустит его мимо себя. Вот почему, например, стекло прозрачное: атомы в его составе не взаимодействуют с энергетическими уровнями видимого света, и фотоны свободно проникают сквозь него.
А как насчет диоксида углерода? Какие фотоны он выбирает? Где та самая «черная полоса» в спектре радуги, которая отвечает за глобальное потепление? Ответ удивителен: такой полосы нет. Диоксид углерода* не поглощает видимый солнечный свет. Вместо этого он абсорбирует свет от другого астрономического объекта, который, казалось бы, не излучает света — от самой Земли. Наша планета не излучает видимый свет, но активно излучает инфракрасные лучи.
*
Диоксид углерода также известен как углекислый газ. Эти два термина обозначают одно и то же химическое соединение с формулой CO2. Углекислый газ является важным компонентом атмосферы Земли и играет ключевую роль во многих биологических и химических процессах.
Диоксид углерода (CO2) — это химическое соединение, состоящее из двух атомов кислорода и одного атома углерода. Этот газ не имеет цвета и запаха при нормальных условиях и присутствует в атмосфере Земли.
Диоксид углерода играет важную роль в различных природных процессах:
Фотосинтез: Растения, водоросли и некоторые бактерии используют CO2 для производства глюкозы в процессе фотосинтеза, который является основой пищевых цепочек на Земле.
Дыхательный процесс: Живые организмы выделяют диоксид углерода в процессе дыхания.
Парниковый эффект: CO2 является одним из главных парниковых газов, удерживающих тепло в атмосфере Земли, что способствует стабильности климата. Однако чрезмерное количество CO2, выделяемое в результате деятельности человека (сжигание ископаемого топлива, промышленность и др.), приводит к усилению парникового эффекта и глобальному потеплению.
Диоксид углерода также широко используется в промышленности: в производстве напитков (как газообразующий компонент), в пожаротушении, для создания сухого льда и в других областях.
Видимый нам свет — лишь малая часть великого спектра электромагнитного излучения, к которому принадлежат радиоволны, микроволны, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи, рентген и гамма-излучение. Кажется странным называть их «светом», но по сути, разницы между видимым светом и другими видами электромагнитного излучения нет. Это всё энергия, лишь с разными уровнями частот.
Определять «видимый свет» исходя из наших физиологических возможностей — не совсем корректно. Например, змеи видят инфракрасное излучение, а птицы — ультрафиолетовое. Представьте, если бы наши глаза могли воспринимать свет с частотой 1900 МГц, тогда мобильные телефоны светились бы как фонарики, а вышки связи казались бы гигантскими светильниками.
Каждый объект, температура которого выше абсолютного нуля, излучает свет — это явление названо тепловым излучением. Чем теплее объект, тем выше частота излучаемого света. Так, железо, нагретое до 450 градусов, начинает излучать свет, попадающий в видимый для нас спектр. Когда объект нагревается, он сначала начинает излучать красный свет, а затем, при дополнительном нагревании, белый, объединяющий в себе все частоты видимого света. Именно так работали старые лампочки, что делало их крайне неэффективными: целых 95% света, который они излучали, был невидим человеческим глазом и превращался в тепло.
Инфракрасное излучение нашей планеты, в свою очередь, улетело бы в космическое пространство, если бы не молекулы парниковых газов в атмосфере. Так, диоксид углерода и другие парниковые газы привлекают инфракрасные фотоны, которые «подталкивают» их на более высокий энергетический уровень. Поглотив фотон, молекула диоксида углерода вскоре «возвращает» его, излучая в разные стороны. Часть этой энергии возвращается на земную поверхность, способствуя ее прогреву. При увеличении концентрации диоксида углерода в атмосфере, количество фотонов возвращающихся на Землю, возрастает, что усиливает эффект потепления.
Надеемся, вам понравилась статья! Если хотите узнать ещё больше интересных фактов и полезной информации, подписывайтесь на наш канал. Мы регулярно делимся свежими и актуальными материалами на разные темы. Поставьте лайк, если статья была полезной, и делитесь ею с друзьями. Благодарим за внимание!
