Fysikken bak C02s egenskaper

Karbondioksid reflekterer varmestråling, og mer av lavfrekvent stråling fra jorda enn høyfrekvent stråling fra sola. Mao "isolerer" CO2-laget bedre den ene veien enn den andre. Mer CO2 -> mer effektiv "isolasjon" -> Høyere temperatur

1. CO2 absorberer noen bølgelengder ekstremt effektivt. Fotoner med disse bølgelegdene absorberes av CO2-molekylet og nye fotoner med lignende bølgelengde sendes ut igjen i tilfeldig retning.

2. Fotonene med disse bølgelengdene beveger seg bare noen få meter mellom hver absorpsjon (fri veilengde) i nedre del av atmosfæren.

3. Tettheten (i molekyler/volum) av CO2 avtar oppver i atmosfæren siden trykket avtar. Når tettheten minker øker fri veilengde.

4. Når tettheten av CO2 blir lav nok blir fri veilengde lang nok til at fotoner sendt ut oppover unslipper til verdensrommet. Dette er eneste måten jorda kan avgi energi

5. Når konsentrasjonen av CO2-moelkyler i atmosfæren øker, går høyden strålingen unslipper til verdensrommet fra oppover.

6. Alle deler av jorda (bakken, hvert område i atmosfæren) stråler ut energi etter en lov som heter Stefan-Boltzmans lov som sier at utstrålt energi er proporsjonal med temperaturen opphøyd i fjerde (S=konstant*T^4). Varme ting stråler veldig mye mer effektivt enn kalde ting.

7. Temperaturprofilen i nedre del av atmosfæren (troposfæren) er (i hovedsak) bestemt av andre energitransportmetoder enn stråling (fordampning og kondensasjon av vanndamp spesielt)

8. Når CO2-konsentrasjonen øker jf. pkt. 5 blir energiutslippet fra jorda redusert siden det nye «unnslipningslaget» er kaldere enn det gamle og dermed stråler mindre effektivt.

9. Jorda mottar nå mer energi enn den stråler ut til verdensrommet. Dette går ikke over tid

10. Jordas overflate varmes opp og temperaturprofilen i atmosfæren endres slik at temperaturen ved unnslipningslaget øker nok til at energi ut igjen er lik energi inn.

11. Jorda er nå i energibalanse igjen med en høyere temperatur ved bakken.
 


Hvert CO2-molekyl har en levetid i atmosfæren på ca 5 år, men en CO2-perturbasjon har en mye lenger levetid, siden det tar svært lang tid for atmosfæren å oppnå ny likevekt med havet som er der det aller meste av perturbasjonen er nød

https://scied.ucar.edu/carbon-dioxide-absorbs-and-re-emits-infrared-radiation?fbclid=IwAR1Oga8G1biaBgX1MvVMJeK9yMPKuTKcQwls5Usvf7bh9glYhnrRb9AIxBo

Energien til stråling er gitt ved E = hf, hvor er E er energi, h er en konstant (Plancks) og f er frekvensen. Siden h er en konstant, så er det frekvensen som avgjør hvor mye energi hvert foton av lyset har. Og siden frekvensen avgjør om det er synlig lys, infrarødt ("varme"), ultrafiolett, osv. betyr dette at fotoene har forskjell energi i de forskjellige typene stråling. Og "infrarød stråling" er som kjent ikke én bestemt frekvens, men et område med forskjellige frekvenser. Altså har man forskjellige energinivåer innenfor infrarød stråling også.

Elektronene i et molekyl har forskjellige, faste energinivåer de kan bevege av mellom. Jo større molekyl, jo flere nivåer, men poenget at dette er faste nivåer med én bestemt energiforskjell mellom.

Dersom det foton med en bestemt frekvens treffer et elektron, og dette fortonet har en energi som tilsvarer nøyaktig forskjellen mellom det energinivået elektronet befinner seg i og et høyere energinivå, så vil strålingen bli absorbert av elektronet. Energien i strålingen er nå "overført" til elektronet i molekylet, dette er nå "eksistert". (dette er også prinsippet for f.eks. UV-absorpsjonsmålinger, hvor molekyl absorberer stråling med én bestemt frekvens). CO2 har energinivåer som er tilpasset infrarød stråling. CO2 absorberer altså infrarød ("varme") fra jorden, men ikke synlig, UV, etc som kommer inn på jorden fra solen.

Molekylet med det eksisterte elektronet er nå litt mer ustabilt. Og det er forskjellige måter atomet kan håndtere denne ekstra energien (for CO2 er det vibrasjonsenergi, men det er ikke viktig). Poenget er at elektronet vil søke til et lavere, mer stabilt energinivå.

Når elektronet faller til et lavere nivå, og få elektronet vil få en lavere energi. Energi kvitter CO2 seg med i form av infrarød stråling.

Så kort sagt: Pga strukturen til CO2, så kan den absorbere og sende ut stråling i det infrarøde spekteret. Den "reflekterer" ikke strålingen som et speil.

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_energy_budget?fbclid=IwAR2YhI2RmkooNJy8zTrmmNQK4Q18FnMI-iE2PI2HV8LT1pf6rs1pe5nbzik

CO2 danner ikke kjeder. Stråling er ikke påvirket av "plass"; den går i den retningen som den kommer ut fra strålingskilden.

Jordens overflate er varm. Den slipper ut infrarød stråling. Denne stråling blir absorbert av CO2. Deretter slippes CO2 ut igjen energien som stråling. Noe av dette går tilbake til jorden, og fortsetter å varme opp kloden

CO2 i atmosfæren ikke er ett enkelt lag, det er en gass som består av milliarder på milliarder av molekyler i atmosfæren, som dermed har en viss sjanse til å bli truffet av varmestrålingsfotoner fra jorden. Sjansen for at hvert enkelt moleky treffes er liten, men siden det er så mange blir sjansen betydelig.


http://www.theweatherprediction.com/habyhints3/976/

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Earth
Det er elektronene i hvert enkelt, individuelle molekyl som absorberer og sender ut igjen varmen/energien.

Varme er energi. CO2 absorberer varme ved å dytte elektronene opp til et høyere energinivå. Deretter slippes energien ut igjen når elektronene faller ned til et lavere energinivå.

Det er kun molekyl som er dipol eller kan bli det gjennom eksitasjon av elektroner (absorpsjon av varme) som har denne effekten med å reflektere varmen. Dipoler kommer av at atomene i et molekyl drar på elektronene med forskjellig styrke, slik du det oppstår to ender av molekylet med litt forskjellig ladning (uten at det blir ion).

Hvis du googler et vannmolekyl, så ser du at det er en "V" form, med oksygen nede i bunnen og hydrogen i "føttene". Siden oksygen trekker mer på negative elektroner enn hydrogen, så vil det oppstå en liten negativ ladning på oksygen en en liten positiv ladning på hydrogen. Altså er molekylet enn dipol, og kan reflektere varme. Og derfor vanndamp er en drivhusgass.

Om du ser på et CO2 molekyl, så er det lineært O=C=O. Så selv om oksygen og karbon trekker ned ulik styrke på elektronene, vil det ikke oppstå noen dipol. Men, når et varme absorberes og et elektron i bindingene blir eksistert, forandres bindingen og symetrien i molekyl. Molekylet går i en V-form, kan lage en dipol. CO2 er derfor en drivhusgass.

Det blir feil å tenke at CO2 som er så lite av i atmosfæren ikke kan forårsake drivhusgassen. Det blir som å si at blåsyre ikke kan forgifte oss, siden det utgjør en veldig liten del av maten. Samme med gassene i atmosfæren. Både nitrogen og oksygen som utgjør mesteparten av atmosfæren, er begge diatomiske gasset, N=N og O=O. De kan ikke bli dipoler, og bidrar derfor ikke som klimagasser.

___________________

CO2 does not form chains. Radiation is not affected by "space"; it goes in the direction it emanates from the radiation source.

The surface of the earth is warm. It emits infrared radiation. This radiation is absorbed by CO2. Then, CO2 is released back into the energy as radiation. Some of this goes back to earth and continues to warm the globe

CO2 in the atmosphere is not a single layer, it is a gas that consists of billions of billions of molecules in the atmosphere, thus having some chance of being hit by heat radiation photons from the earth. The chance of each molecule being hit is small, but since there are so many, the chance becomes significant.

The electrons in a molecule have different, fixed energy levels they can move between. The larger the molecule, the more levels, but the point that these are fixed levels with one particular energy difference between.

If the photon with a particular frequency strikes an electron, and this has an energy that exactly matches the difference between the energy level of the electron and a higher energy level, then the radiation will be absorbed by the electron. The energy of the radiation is now "transmitted" to the electron in the molecule, this is now "in existence". (This is also the principle of, for example, UV absorption measurements, where the molecule absorbs radiation of one particular frequency). CO2 has energy levels that are adapted to infrared radiation. Thus, CO2 absorbs infrared ("heat") from the earth, but not visible, UV, etc, which enter the earth from the sun.

The molecule with the existing electron is now slightly more unstable. And there are different ways the atom can handle this extra energy (for CO2 it is vibrational energy, but that's not important). The point is that the electron will search for a lower, more stable energy level.

When the electron falls to a lower level and get the electron will get a lower energy. Energy emits CO2 in the form of infrared radiation.

So in short: Due to the structure of CO2, it can absorb and emit radiation in the infrared spectrum. It does not "reflect" the radiation as a mirror.


Carbon dioxide reflects heat radiation, and more of low-frequency radiation from the earth than high-frequency radiation from the sun. Mao "isolates" the CO2 layer better one way than the other. More CO2 -> more efficient "insulation" -> Higher temperature

1. CO2 absorbs some wavelengths extremely efficiently. Photons with these waveguides are absorbed by the CO2 molecule and new photons of similar wavelength are emitted back in random order.

2. The photon with these wavelengths moves only a few meters between each absorption (free path length) in the lower part of the atmosphere.

3. The density (in molecules / volume) of CO2 decreases in the atmosphere since the pressure decreases. When density decreases, free path increases.

4. When the density of CO2 becomes low enough, free path length is long enough so that photons emitted upwards escape into space. This is the only way the earth can emit energy.

5. As the concentration of CO2 milk in the atmosphere increases, the height radiation escapes to space from upward.

6. All parts of the earth (ground, each area of ​​the atmosphere) radiate energy according to a law called Stefan-Boltzman's law that radiated energy is proportional to the temperature elevated in the fourth (S = constant * T ^ 4). Warm things radiate much more effectively than cold things.

7. The temperature profile in the lower part of the atmosphere (troposphere) is (mainly) determined by other energy transport methods than radiation (evaporation and condensation of water vapor in particular)

8. When the CO2 concentration increases, cf. section 5, the energy emission from the soil is reduced since the new "abrasive layer" is colder than the old one and thus radiates less efficiently.

9. The Earth now receives more energy than it radiates to space.

10. The surface of the soil is heated and the temperature profile in the atmosphere changes so that the temperature at the abrasive layer increases enough so that energy out again is equal to energy in.

11. The soil is now in energy balance again with a higher temperature at the ground