人们在研究气候变化时,发现自18世纪中叶工业革命开始以来,全球气温有持续上升的迹象。特别是最近一些年的全球高温让人们惊呼“全球变暖”。海平面上升,洪涝灾害频发,物种灭绝,让人们痛心疾首。谁是造成地球发高烧的凶手呢?
二氧化碳被普遍认为是罪魁祸首
自工业革命以来,各种工业迅猛发展,对能源消耗也越来越多。人类每年烧掉大量的化石燃料,如煤、石油和天然气等,结果大量的二氧化碳和甲烷被排放到大气中。大气中二氧化碳的平均浓度已从工业化前的280ppm(ppm指百万分之一)上升到2000年的368ppm;甲烷的浓度已由工业化前0.7ppm上升到2000年的1.75ppm。
二氧化碳在大气中含量的增加正好和全球变暖相对应,这让人们把怀疑的目光投射到二氧化碳身上。偏偏二氧化碳自身就有一个让人指责的“把柄”,它能够吸收从地面反射回太空的长波辐射,让这些能量留在地球上。一旦二氧化碳浓度增加,当然就会有更多的能量留在地球上,地球的气温就有可能升高。
由于二氧化碳的这个特点,人们叫它温室气体,认定它是全球变暖的罪魁祸首,其他的帮凶还有甲烷、臭氧和一氧化氮等。
水蒸气也可能是凶手
就在大家对二氧化碳的“罪行“口诛笔伐,各个国家准备限制二氧化碳排放量的时候,2001年,两位瑞典的气候学家建立了一种计算未来气温的新模式,对全球变暖的成因提出了一个新的解释。
他们发现,地球确实像其他研究人员所认为的那样,正在进入一个逐渐变暖的时期。但主要原因并不是大气中二氧化碳增多,而是因为地球轴心在向太阳倾斜,使地球与太阳之间的距离逐渐缩短。随着气温的升高,地球大气层中的水蒸气也逐渐增多。而水蒸气其实和二氧化碳一样,也是温室气体,因此,他们提出,造成温室效应的罪魁祸首应该是不断增多的水蒸气,而不是汽车和工厂所排放的二氧化碳。
这个结论一下子震惊了科学界。人们猛然发现,大家似乎被水蒸气“和善”的外表欺骗了,长期忽视了水蒸气和气温升高之间的联系。而且,当人们认真研究水蒸气对气温的影响时才发现,它的“罪行”可能比二氧化碳更加严重!
水蒸气和气温的关系
首先,空气中的分子吸收辐射的能力,与分子的内部结构有很大关系。占空气成分绝大多数的氧气和氮气,都属于对称的双原子分子。在分子内部,原子的外层电子到两个原子核之间的距离相等,因此分子中的粒子运动状态相对来讲很稳定,于是吸收光辐射的能力就很弱。根据估算,空气中的氧吸收的太阳光只占大气吸收总量的2%,而氮基本上没有对吸收太阳光做出贡献。
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