8 Klimat och väder: 8.5 Växthuseffekten
Växthusgaser
8.5 Växthuseffekten
Jordens temperatur bestäms av två saker, instrålad energi från solen och utstrålad energi från jorden. Jorden strålar ut lika mycket energi som den tar emot, annars skulle temperaturen ändras hela tiden. Jordens medeltemperatur är i stort sett densamma år efter år. Denna likhet mellan instrålad och utstrålad energi kallas jordens strålningsbalans.
Vad är det då för växthuseffekt som hela tiden diskuteras i medierna och hur kan jorden värmas upp och klimatet bli varmare om lika mycket energi hela tiden strålar in och ut? Vi kommer att förklara mer i detalj längre fram men enkelt uttryckt kan man säga att vi får det lite varmare därför att vi har lagt "isolering" i "väggen" som omger vår jord.
Växthusgaser
Vissa gaser i atmosfären, som är genomskinliga för solljuset, är ogenom skinliga för värmestrålningen från jordytan. Det innebär att molekylerna i dessa gaser kan absorbera värmestrålningen från jorden. Sådana gaser kallas för växthusgaser.
Att en molekyl kan absorbera strålning innebär att den är konstruerad så att den kan ta till sig energi genom att börja rotera eller vibrera på olika sätt. Man säger att molekylerna kan exciteras av olika energier. De som kan exciteras av mikrovågor är växthusgaser. Excitation får du lära dig mer om i kapitel 10. Kväve och syre, som utgör \(99 \ \%\) av atmosfären kan inte absorbera värmestrålning och är därför inga växthusgaser.
Men det finns andra gasmolekyler i atmosfären med tre eller flera atomer som kan absorbera värmestrålningen från jorden. De viktigaste är vattenånga och koldioxid (\(\text{CO\(_2\)}\)), men även metan (\(\text{CH\(_4\)}\)), lustgas (\(\text{N\(_2\)O}\)) och ozon (\(\text{O\(_3\)}\)) är gaser med växthusverkan.
Växthusgaserna gör sig snabbt av med den absorberade energin igen, antingen genom att kollidera med någon annan molekyl eller genom att sända ut ny strålning. En del av den uppfångade energin kommer då att sändas tillbaka till jorden som blir varmare än den annars skulle ha varit. Den här effekten kallas växthuseffekten. Utan en sådan naturlig växthuseffekt skulle vi inte kunna leva på jorden.
För att få en uppfattning om inom vilka gränser temperaturen på jorden kan variera kan vi tänka oss två olika ytterligheter. Atmosfären absorberar ingen värmestrålning alls eller atmosfären absorberar all värmestrålning. Om man räknar på detta visar det sig att temperaturen i det första fallet skulle ligga på ungefär \(-18 \text{ °C}\) eftersom all värme skulle försvinna från jordytan. I det andra fallet skulle temperaturen ligga omkring \( + 30 \text{ °C}\). Vid denna beräkning har man använt en enkel modell av atmosfären.
Det är tack vare att vi har en naturlig växthuseffekt som det är möjligt för oss människor att bo på jorden. Utan den skulle det vara alltför kallt.
Jordens medeltemperatur som följd av den naturliga växthuseffekten ligger på ungefär \(+14 \text{ °C}\). Se figur 8.18.
Planeten Venus har en mycket tät atmosfär och därför en mycket kraftig växthuseffekt som gör att temperaturen vid ytan närmar sig \(+500 \text{ °C}\).
