本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
我们对某些大气气体如何捕获热量的理解可以追溯到近200年前的1824年,当时约瑟夫·傅里叶描述了我们所知的温室效应。傅里叶是一位法国数学家和物理学家,他提出了一个看似简单的问题:为什么地球在接收阳光时不会持续升温?是什么在调节我们的大气温度?
傅里叶知道受热表面会辐射(热能),他推断地球会将太阳吸收的辐射释放回太空——导致地球变成冰冷的星球。一定有什么东西在调节温度——释放足够的热能来防止地球冻结和过热。不太热,也不太冷。
傅里叶对这些问题的解答被正式确定为我们现在所说的温室气体效应。引自美国物理研究所气候变化历史页面
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地球的空气层如何阻碍向外辐射的热量?傅里叶试图通过将地球及其空气覆盖层比作带有玻璃盖的盒子来解释他的见解。这是一个众所周知的实验——当阳光进入时,盒子的内部会变暖,而热量无法逸出。这是一个过于简单的解释,因为将热量保持在实际的玻璃盒子里,或类似温室中,是完全不同的物理原理。(正如傅里叶所知,玻璃的主要作用是防止与阳光照射的表面接触而变热的空气飘散。玻璃也确实阻止了热辐射的逸出,但这并不那么重要。)尽管如此,人们还是接受了他的类比,大气层对热量的捕获最终被称为“温室效应”。
傅里叶的工作对理解气候变化至关重要。在傅里叶于1830年5月16日去世多年后,科学家们继续询问有关温室气体效应的问题。1862年,约翰·廷德尔发现某些气体(水和二氧化碳)有助于捕获从大气层逸出的热量。后来,在1895年,瑞典化学家斯万特·阿伦尼乌斯观察到二氧化碳和水分子具有红外吸收特性。
今天我们仍然看到傅里叶的解答的影响,最近的新闻报道大气二氧化碳测量值超过百万分之400,以及关于如何限制和适应气候变化的持续辩论。可以说,这是一个热门话题。