温室效应简单的解释——100个科学问题之35

海云青飞 20180615

简述温室效应的原理,地球穿了一件衣服,叫作大气层,人类就是生活在这层衣服里面的小虫子。大气里含有0.03%的二氧化碳,它对可见光是透明的,但是对于红外线却不怎么透明。地面在阳光的照射下升温,并通过向外辐射红外线来降低自己的温度,由于大气中二氧化碳会阻碍红外线的透过,地面就不容易降温,地面的温度趋向升高,这就是温室效应

35 什么是温室效应?

《你知道吗?——现代科学中的100个问题》

阿西莫夫著 暴永宁等译 碧声扫 https://www.tuenhai.com 整理

当提到某种物体是“透明的”时,我们是说透过它能看到东西,而并不一定是说所有的光都能穿过这个物体。比如说,我们可以透过红玻璃看东西,因此它是透明的,但是,蓝光并不能穿过它,一般的玻璃对各种颜色的光都是透明的,但是,它对紫外线和红外线就很不透明

设想在阳光下有一幢玻璃房子。太阳光中的可见光部分都透过了玻璃,并被这幢房屋里的东西所吸收掉。房间里的物体因此而变暖,正象它们在户外受到阳光的直接照射下会变暖一样

因阳光而变暖的物体又会以辐射的形式把这些热量送出去。不过,这些物体的温度并没有太阳那样高。所以,它们并不发出能量很高的可见光,而是发出能量弱得多的红外线。经过一段时间后,它们以红外线形式辐射出去的能量,就会等于它们以可见光形式吸收进来的能量。这时,温度就不再变化(当然,这些物体这时要比太阳不照射它们时热一些)

处于露天环境中的物体在给出自己的红外辐射时不会有什么困难。但是,在玻璃屋子里受阳光照射的物体的处境大不相同。在它们所释放的红外辐射中,只有很少一部分会透过玻璃散发出去,大部分则被反射回来。结果,能量便在里面积聚起来。这样,室内物体的温度就会比室外物体的温度高出不少来。室内温度要高到能有足够多的红外辐射经过玻璃透射出去,以达到平衡状态为止

正因为如此,植物能在户外温度足以把它们冻死的季节中在玻璃房屋里生长。这种效应使玻璃房屋得名为“温室”。这种由于玻璃对可见光十分透明、而对红外线很不透明的事实而得到多余热量的效应,则称为“温室效应”

我们的大气层几乎完全是由氧气、氮气和氖气组成的。这些气体对于可见光和地球表面变暖时所释放出的红外辐射都是十分透明的。但是,大气里还含有0.03%的二氧化碳,它对可见光是透明的,但是对于红外线却不怎么透明。大气中二氧化碳的作用正象温室的玻璃一样

由于二氧化碳在大气层中的含量很少,相对地说,温室效应是次要的。不过,这已经使得地球比根本没有二氧化碳时要热了一点了。而且,如果大气层中的二氧化碳含量翻上一番,温室效应就会增强,地球会再暖上几度。这就足以使两极的冰冠逐渐融化

金星就是具有巨大温室效应的例子。它的厚厚的大气层似乎大部分是二氧化碳。由于金星比地球离大阳近,天文学家倒是预料到它的温度会比地球高。但是,由于原来不晓得金星大气层的成分,他们没有考虑到温室效应的附加效果。因此,当他们发现金星表面的温度竟远远超过水的沸点(这比他们的预料要高出上百度)时,真是十分惊讶

阿西莫夫《你知道吗?——现代科学中的一百个问题》科学普及出版社 1984年

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