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为什么二氧化碳气体会产生温室效应?

作者:以沫      发布时间:2021-04-12      浏览量:0
为什么二氧化碳变成温室气体?二氧化碳气体

为什么二氧化碳变成温室气体?二氧化碳气体的温室效应是如何形成的?这必须从二氧化碳气体分子的运动开始。然而,

分子的运动形式是多种多样的,它们可以是平移的,旋转的,并且在分子的原子中会发生各种类型的振动。分子在平移、旋转和振动时总是同时运动。分子的翻译是指分子整体在任何方向上的运动。整个分子中的原子在同一范围内向同一方向移动。分子的旋转,即整个分子的旋转。分子的振动是指分子各部分的运动,构成分子的原子图像是由弹簧连接起来的,在平衡位置上可以发生周期性的往复运动。

分子的运动被量子化。当一个分子处于某种运动状态时,它就有一定的能量。分子的能量有一定的水平,不同的运动状态处于不同的能级,分子处于基态(接近静态)。在最低能级下,吸收一定频率或一定能量的光子后,可以跃迁到较高的能级,处于激发态。当分子在一定波长吸收光时,可以吸收的光子的能量必须与改变运动状态所需的能量相匹配。在

的红外区,光子的能量可以增强分子的振动。不同的分子以不同的波长吸收红外光。任何分子振动所需的能量是基于振动的特性、原子间化学键的变形和强度以及振动原子的质量。二氧化碳气体分子的伸缩振动比变形振动困难,需要吸收更多的能量光子。当二氧化碳气体分子吸收15.00μm的红外辐射时,发生了上述两种弯曲振动。当4.2μm的红外辐射被吸收时,发生上述下一次伸缩振动。实验结果表明,大气中的二氧化碳气体能有效地吸收15.0 0μm和4%的太阳光,在2μm红外辐射下,存在一个短的振动(被称为激发态的二氧化碳气体分子),然后吸收的能量以热的形式释放,并返回到非激发态(又称基态)。

太阳将多种形式的辐射能量辐射到地球上。红外辐射占总能量的53%,可见光占39%,紫外光占8%。在到达地球的太阳辐射中,30%得到反映,25%被大气层吸收,其余45%被陆地和海洋吸收,使地球变暖。太阳反射辐射的一小部分直接返回太空,大部分被大气中的二氧化碳等温室气体吸收。陆地和海洋吸收的一些能量也辐射到大气中,也可以被二氧化碳等温室气体吸收。二氧化碳等温室气体可以有效地吸收红外辐射,并将其分散到各个方向。约81%的地球辐射被温室气体捕获并辐射回地球附近的低层大气,不返回太空。地球、大气和空间之间持续辐射的动态热交换建立了相对稳定的热平衡,并保持了地球平均温度的稳定。否则,由于太阳辐射,地球可能会变得非常热。如果大气层不把地球辐射的热量反射回地球,地球接收到的所有太阳辐射就会直接返回太空,地球就会变冷。

但是,如果大气中二氧化碳等温室气体过多,超过81%的太阳辐射将返回地球表面,这将提高地球的平均温度。这不是件好事。自19世纪末以来,全球二氧化碳排放量不断增加,导致全球气温上升,导致一系列气候问题。提倡节能减排、低碳生活是人类不可忽视的重大事件。CO2是最重要的温室气体,CO2的大量排放是人类活动引起气候变化的主要原因。