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二氧化碳究竟如何引起全球變暖？
Release Time：2021-04-09二氧化碳如何捕獲熱量？
二氧化碳和其他溫室氣體的作用就像毯子或帽子一樣，將地球原本可能散發到太空中的一些熱量捕獲起來。但是某些分子如何精確地捕獲熱量呢？那里的答案需要深入物理和化學領域。
當太陽光到達地球時，表面會吸收部分光能，并以紅外線的形式將其重新輻射，我們將其視為熱量（在溫暖的晴天將您的手握在一塊黑暗的巖石上，您會自己感覺到這種現象）。這些紅外波向上傳播到大氣中，如果不受阻礙，它們會逃回到太空中。氧氣和氮氣不會干擾大氣中的紅外線，這是因為分子對與其相互作用的波長范圍很挑剔。例如，氧氣和氮氣吸收的能量具有緊密堆積的大約200納米或更小的波長，而紅外能量則在700至1,000,000納米的更寬和更長的波長下傳播。這些范圍不會重疊，因此對于氧氣和氮氣，好像根本就不存在紅外線。它們讓波浪（和熱量）自由地穿過大氣層。與二氧化碳和其他溫室氣體不同。例如，二氧化碳吸收2000到15,000納米之間各種波長的能量，該波長范圍與紅外能量重疊。當二氧化碳吸收紅外線能量時，它會振動并向各個方向重新發出紅外線能量。大約一半的能量散發到太空中，大約一半的熱量以熱量的形式返回地球，從而產生了“溫室效應”。有些分子吸收紅外波而有些則不“取決于它們的幾何形狀和組成”的原因。他解釋說，氧和氮分子很簡單-它們每個都僅由同一元素的兩個原子組成-從而縮小了它們的運動以及可以與之相互作用的各種波長。但是，諸如CO2和甲烷之類的溫室氣體是由三個或更多個原子組成的，這使它們具有更多種伸展，彎曲和扭曲的方式。這意味著它們可以吸收更寬的波長范圍，包括紅外線。
如何才能自己看到二氧化碳吸收熱量？
作為可以在家中或教室進行的實驗，建議向一個汽水瓶中充入CO2（可能是來自蘇打水機），并向第二個汽水瓶中充入環境空氣。如果將它們都暴露在加熱燈下，二氧化碳瓶將比僅用環境空氣加熱的溫度高得多。建議使用非接觸式紅外測溫儀檢查瓶子溫度。您還需要確保每個瓶子使用相同樣式的瓶子，并且兩個瓶子都從燈接收相同量的光。
在邏輯上更具挑戰性的實驗包括將紅外熱像儀和一支蠟燭放在密閉管的相對兩端。當燈管充滿環境空氣時，相機會清楚地吸收蠟燭中的紅外熱。但是，一旦在管子中充滿二氧化碳，火焰的紅外圖像就會消失，因為管子中的CO2會吸收和散發來自蠟燭各個方向的熱量，從而使蠟燭的圖像模糊不清。
為什么二氧化碳讓熱量進入而不是讓熱量排出？
能量以可見光的形式進入我們的大氣，而試圖以紅外能量的形式離開。換句話說，從太陽進入我們星球的能量以一種貨幣到達，而以另一種貨幣離開。CO2分子實際上并不與日光的波長發生相互作用。只有在地球吸收陽光并以紅外波的形式重新釋放能量之后，CO2和其他溫室氣體才能吸收能量。
如果大氣中的水比二氧化碳多，我們怎么知道氣候變化不應該歸咎于水蒸汽？
水確實是一種溫室氣體。它吸收并重新發射紅外線，從而使地球變暖。但是，大氣中水蒸氣的數量是變暖的結果，而不是驅動力，因為更溫暖的空氣中會容納更多的水。我們知道這是季節性的，冬天，當地氣候較冷，冬天比較干燥，夏天較熱，夏天比較潮濕。隨著二氧化碳和其他溫室氣體加熱地球，更多的水蒸發到大氣中，這又進一步提高了溫度。但是，假想的反派將無法通過試圖向大氣中注入更多的水蒸氣來加劇氣候變化。一切都會下雨，因為溫度決定了大氣中實際上可以容納多少水分。同樣，試圖從大氣中除去水蒸氣也沒有任何意義，因為從植物和水體中受溫度驅動的自然蒸發會立即代替它。為了減少大氣中的水蒸氣，我們必須通過減少其他溫室氣體來降低全球溫度。
