Een bijdrage van Kees le Pair.
Samenvatting
Een zon beschenen bol zonder temperatuurverevening wordt gemiddeld -119 °C. (1)
Oceaan, grond en atmosfeer (met broeikasgas), de ‘geotriad’, maken er +12 °C van. (Dezelfde bol met volledige temperatuurverevening zou gemiddeld -18 °C zijn.)
Welk deel van de sprong elk van de triad voor zijn rekening neemt, is niet voldoende bekend.
Inleiding
Onze aarde is een prettige planeet om op te wonen; nu ja, niet overal. Op de Noordpool, de Zuidpool en in ‘Death Valley’ niet en ook niet, waar je steeds moet watertrappen of op de top van de Mount Everest. Maar vergeleken bij de andere planeten, die om de zon draaien, is het hier op veel plaatsen goed toeven. Waarom op aarde wel en elders niet? Daarvoor zijn talloze redenen. Te veel om op te noemen. Maar een ervan is, dat de aardse temperatuur bij ons leven past. Daarover gaat deze les.
Het komt doordat wij ons niet te ver van en ook niet te dicht bij de zon bevinden. Maar dat is niet het hele verhaal. Het verklaart bijvoorbeeld niet waarom de gemiddelde temperatuur op aarde 0,9 °C is. Althans volgens het gezaghebbende Amerikaanse agentschap NASA.
Weerkundigen rekenen liever met een gemiddelde temperatuur van een deel van het dunne aardschilletje waarin mensen wonen. Zij laten de poolgebieden weg in hun berekening en komen zo op een gemiddelde temperatuur van ongeveer +12 °C, of in een iets anders gekozen schil +15 °C. Het doet er niet toe of je van het een of van het andere uitgaat, beide zijn verbazend hoog!
Ik probeer uit te leggen waarom dat verbazend hoog is. De aarde moet een soort broeikas zijn, die warmte vasthoudt. Alleen weten we niet goed, hoe dat werkt. Het gerucht gaat, dat het komt door de atmosfeer, die ‘broeikasgassen’ bevat. In het bijzonder door CO2, dat wij mensen met ons verbruik van fossiele brandstof er in lozen. Zo simpel is het echter bij lange na niet. Ons CO2 is niet meer dan een extra druppel in een halfvolle emmer. Wat we wel weten is dat we voortdurend veel energie van de zon ontvangen. Die energie moeten we ook weer kwijt en dat kan alleen door hem weer uit te stralen. In- en uitstraling zijn gemiddeld ongeveer gelijk.
Aardwarmte
In het inwendige van de aarde is de temperatuur ongeveer 5000 °C. Dat wij onze voeten niet branden, komt doordat de aardkorst de warmte heel slecht geleidt. Aan het oppervlak merken wij er zo weinig van, dat we het mogen verwaarlozen in vergelijking met de warmte die wij van de zon ontvangen. Er ontsnapt wel een klein beetje van die aardwarmte, maar dat maakt het binnenin niet kouder. Het verlies wordt aangevuld door radioactiviteit. Onze aarde is, een soort kernreactor, die het binnenste op temperatuur houdt. Dat doet hij al 4 miljard jaar. Wanneer wij het hebben over de temperatuur op aarde, rekenen we dus alleen met de energie van de zon. En voor zover het om dat verwaarloosbare beetje eigen aardwarmte gaat, is dat in menselijke periode nog constant ook. Radioactiviteit is ongevoelig voor temperatuur of zwaartekracht.
Broeikas, en de geotriad
Nu dan het broeikaseffect. Hoe groot is dat eigenlijk? In boeken en publicaties staat vaak dat de aarde gemiddeld -18 °C zou zijn, als er geen broeikaseffect was. Dat is niet waar. Het is het gevolg van een vaak gemaakte fout in berekeningen. Men middelt eerst en rekent daarna. Terwijl het omgekeerde moet. Men moet eerst rekenen en dan pas middelen.
Zonder broeikaseffect zou de gemiddelde temperatuur -119 °C zijn(2). Dat is namelijk de temperatuur die een stenen bol zou hebben in onze baan om de zon, wanneer die de ontvangen zonne-energie niet zou verevenen. De zon schijnt niet overal even sterk en ’s nachts helemaal niet. Dus wordt het niet overal even heet. Bij volledige verevening zou de bol altijd en overal een zelfde temperatuur hebben, -18 °C. Bij helemaal geen verevening heeft elk punt op het oppervlak een temperatuur die net zo hoog is, als nodig om de ontvangen energie ook weer uit te stralen naar het heelal. In dat geval is de temperatuur in plaats en tijd ongelijk en gemiddeld -119 °C.
De mate waarin de bol de temperatuur verevent, is dus uiterst belangrijk voor de temperaturen die je er zou meten. 1% meer of minder temperatuurverevening kan zo 1 – 2 graden verschil maken.
De eerste stap in het begrip van de aardse broeikas is dus in welke mate verevent de aarde de temperatuur? Dat die niet overal gelijk is, weten we. Aan het vaste oppervlak is de temperatuur op sommige plaatsen soms -70 °C. Op andere plekken +55 °C. En de oceaan (70% van het aardoppervlak) is bij de evenaar beduidend warmer dan bij de polen.
Een theoretische bol in onze baan om de zon, die zelf de ontvangen energie niet uniform zou verdelen, maar die lokaal en op elk moment die energie zou moeten uitstralen om het totaal van die energie ook weer kwijt te raken, zou gemiddeld een temperatuur hebben van -119 °C (2).
Aards energietransport is een onderdeel van het totale broeikaseffect. Het zou wanneer het ideaal was, d.w.z. wanneer de naar het heelal uitstralende schil overal en altijd dezelfde temperatuur zou hebben, de stralingsevenwicht temperatuur van -119 °C tot -18 °C verhogen.
Het hoeft geen betoog dat het aards energie transport niet ideaal is. Anders zou het altijd en overal even warm zijn. De werkelijke stralingsevenwicht temperatuur ligt dus ergens tussen die twee uitersten. Geen mens die weet, hoe het echt is. Ik schat dat het warmte transport zo goed of slecht is, dat de eigenlijke aardse evenwicht temperatuur in de buurt van -73 °C ligt. Om dan tot de 0,9 °C van NASA of de 12 °C of 15 °C voor onze bewoonde schil van de weermensen te komen zijn er nog heel wat onbegrepen graden te overbruggen. Heel wat meer dan de 30 °C van -18 °C naar +12 °C, waarvoor in de huidige discussies wereldwijd CO2 in de atmosfeer de hoofdrol toegedicht krijgt.
Welke natuurkundige processen zijn er nu die maken dat wij niet leven op een aarde waar het ’s nachts -270 °C is en we op plaatsen recht onder de zon doodkoken? En zijn die processen overal en altijd even sterk? Is er reden om aan te nemen dat ze niet veranderen behalve door kolen, olie of gas te verstoken?
Ik verdeel het totale broeikaseffect in drie hoofdgroepen, de geotriad:
1. Het energie transport over aardoppervlak en atmosfeer door oceaanstromen en lucht verplaatsing. die de ongelijke temperaturen, die de zon alleen zou veroorzaken, enigszins uniformeren.
2. De opslag en afgifte van energie in de vorm van warmte door oceaan en grond (plus begroeiing en bebouwing). Door de rotatie van de aarde en de baan om de zon heeft die een temperatuurverschil nivellerend effect.
3. De troebele eigenschappen van water en lucht en hun warmteopslag, waardoor de naar het heelal uitstralende schil noodzakelijk een lagere temperatuur moet hebben dan de lagen er onder. Ook de warmteopslag en afgifte van de grond doet dat los van de bij 2 genoemde invloed ervan.
Zoals met alles in de natuur, waar veel factoren een rol spelen, is één ervan alleen dan verantwoordelijk voor verandering van het geheel, indien alle andere factoren constant blijven. Omdat CO2 alleen in het laatste van de triad – door zijn invloed op de transparantie van de atmosfeer – een rol speelt en niet als enige, is de veronderstelling dat al het andere onveranderlijk is, nogal boud. Daarbij is ook de invloed van de zon niet perse onveranderlijk (3).
Triadfactor 1, energie transport over aardoppervlak en atmosfeer
Wij leven niet òp de aarde, maar in een schil. Daarin hebben we dus geen last van de aardhitte van 5000 °C. De dikte van de schil die voor ons welbevinden van belang is, is niet meer dan enkele tientallen kilometers. (De straal van de aarde inclusief de merkbare atmosfeer is zo’n 6600 km, 6300 km van de tastbare aarde en nog 300 km voor de atmosfeer.)
De inkomende energie van de zon wordt deels gereflecteerd. Weerkaatst licht beïnvloedt de temperatuur van zijn spiegel niet. In onze schil hebben we daardoor te maken met een zonne-flux van ongeveer 1000 W/m2 (Watt per vierkante meter loodrecht op de stralingsrichting).
Die 1000 W/m2 komt alleen in onze schil op een plaats waar de zon recht boven staat. Op andere plaatsen is het minder. ’s Nachts en op de polen is het nul. (Strikt genomen is dat laatste alleen het geval rond 22 maart en 22 september en tijdens winters rond de Noord- en de Zuidpool.)
Om de gemiddelde temperatuur van de hele aarde over het jaar genomen constant te houden, moet zij die inkomende energie in dezelfde tijd ook weer kwijt raken. Dat kan alleen door uitstraling naar het heelal. Zonder enig aards energie transport in atmosfeer, oceaan en grond, zouden we daarvoor aan een gemiddelde temperatuur van de aarde als uitstraler aan -119 °C genoeg hebben. Bij ideaal transport, d.w.z. de aarde in zijn totaliteit overal en altijd dezelfde temperatuur, zou dat -18 °C zijn (4).
101 °C verschil maakt nogal wat uit. Hieraan zien we dat de manier, waarop de aarde zelf de ontvangen energie verdeelt, een enorm verschil maakt. En dat moet, bij een klein verandering in de tijd, van de transporteigenschappen, een beduidend verschil maken in de temperatuur van onze schil. Het energietransport is dus een voorname factor in het totale broeikaseffect.
Warm water (70% van het oppervlak) stroomt naar koudere plaatsen evenals warme lucht. Koud water en lucht koelen de warmere. Dat alles draagt flink bij aan de herdistributie van de ontvangen zonne-energie. Gemeten temperatuurverschillen tussen dag en nacht bv. zijn op heel veel plaatsen niet erg groot. Maar zijn die stromen constant in de tijd gemiddeld per jaar over een langere periode? Wij weten het niet. De oceaanbewegingen zijn in elk geval niet constant. Er zijn cyclische variaties als El Niño en La Niña, waarover we sinds kort heel wat weten.
Maar zijn er geen andere veranderingen over een lange reeks van jaren? Daarvan is veel minder bekend. Dat winden verre van constant zijn, weten we ook. Maar veranderen zij als we naar jaargemiddelden kijken? Ook daarvan weten we niet voldoende.
Velen nemen aan dat de veranderingen over een aantal jaren uitmiddelen en dat het redelijk is te veronderstellen, dat voor het klimaat, waarin met dertig jarige perioden gerekend wordt, van constant energietransport mag worden uitgegaan.
Ik merk op dat dit een aanname is, die pas over een zeer lange tijd met erg nauwkeurige metingen geverifieerd kan worden. Zo lang dat niet het geval is, moet er rekening mee gehouden worden dat er wel veranderingen kunnen zijn. Vast staat de onveranderlijkheid niet. 1% verandering in het energietransport over een eeuw kan 1 tot 2 °C temperatuurverschil betekenen. En het energietransport van het stromende water is een belangrijk onderdeel van het totale aardse energietransport. Van de lucht minder, vermoed ik, door zijn geringere warmtecapaciteit, en variabiliteit, hoewel grotere snelheid. (Het energietransport van bewegende lucht is wel van groot belang voor het lokale weer. Daarin zijn het processen van dagen, hooguit weken. Maar dat is wat anders dan het langjarige klimaat.)
Triadfactor 2, opslag van energie door oceaan en grond
Een andere factor die de temperatuur distributie over plaats en tijd reguleert is de opslag en afgifte van energie in water en grond op een draaiende aarde in een seizoen afhankelijk positie t.o.v. de zon. De stralingsenergie, die vooral water en grond in warmte omzetten, wordt door die bewegingen naar andere plaatsen t.o.v. de zon getransporteerd. Beide behouden die energie niet slechts aan het oppervlak waar de straling binnenkomt. Geleidelijk geabsorbeerde straling, warmtegeleiding en convectie transporteren die tussen diepe en ondiepe lagen. Vanaf die opslagplaatsen kan de energie bij vermindering of afwezigheid van de instraling dankzij transportweerstand vertraagd en op een andere plaats t.o.v. de zon, door straling en afgifte aan de atmosfeer weer energie afstaan. Ook dit proces is goed voor een belangrijke fractie van het aardse energietransport, dat onze stralingsevenwicht temperatuur tussen -18 °C en -119 °C bepaalt.
Hoewel ook daarvan de onveranderlijkheid niet vaststaat, acht ik de aanname plausibel, dat hij, wat zijn invloed op het klimaat betreft, niet meetbaar verandert. Maar zekerheid hebben we niet. In hoeverre bebouwing en verandering van grondgebruik inclusief begroeiing dit energietransport beïnvloedt is onzeker.
Samenvattend is ook deze tijdelijke energieopslag van grond en oceaan in samenhang met de aardbeweging een factor van betekenis voor de temperatuur distributie en dus voor de stralingsevenwicht temperatuur. Het is een gewichtig onderdeel van het totale broeikaseffect.
De processen die summier in de hiervoor genoemde twee factoren zijn aangegeven verhogen de theoretische stralingsevenwicht temperatuur van -119 °C tot ergens tussen – 119 °C en -18 °C. Dat is niet voldoende om te begrijpen waarom de temperatuur in de bewoonde schil een waarde heeft als gemeten en genoemd in de inleiding. Sommige auteurs vermoeden net als ik, dat die van de laag die uiteindelijk de uitstraling naar het heelal voor zijn rekening neemt, niet erg ver boven een gemiddelde van -73 °C ligt. De werkelijke waarde hangt af van de stralingseigenschappen van die laag en de temperatuur verdeling.
Triadfactor 3, de troebele eigenschappen van water en lucht en hun warmteopslag en afgifte inclusief die van de vaste grond
De gemeten temperaturen in de door ons bewoonde schil hangen ook af van processen samengevat in de derde factor. Daarvoor achten velen de atmosferische deken die de energie afvoer belemmert, verantwoordelijk. Dat is te kort door de bocht. In de klimaatliteratuur treffen we veelal een uitleg, waarin slechts een temperatuurverschil van de verkeerd berekende -18 °C tot +12 °C hoeft te worden overbrugd. En dat zou dan voor rekening van broeikasgassen in de atmosfeer komen. Uit het voorgaande moge duidelijk zijn dat het nog te overbruggen verschil groter is.
Er is dus meer aan de hand. Indien de modellen, die een temperatuurverhoging door broeikasgassen laten zien, juist zouden zijn en een verhoging van 30 °C verklaren, blijft de vraag, waardoor het temperatuurverschil tussen de gedeeltelijk temperatuur verevenende factoren 2 en 3, -73 °C (?) met de -18 °C dan wordt veroorzaakt?
Een van die processen is het gevolg van de troebele eigenschappen van lucht en water. In een troebel medium – de wetenschappelijke term is “diathermisch” medium – dringt de stralingsenergie verder door dan het oppervlak voor hij geheel in warmte (thermische) energie is omgezet. Die energie kan zeker door de oceaan, 70% van het tastbare aardoppervlak, niet door straling terug naar het oppervlak worden getransporteerd. De golflengte van de straling die materie bij de heersende temperaturen produceert, verbiedt het. Voor die straling is water volstrekt opake, of wel pikzwart. Het moet dus door warmte transport via convectie en geleiding. En dat kan alleen van warm naar koud. Binnenin een troebel lichaam moet dus de temperatuur hoger zijn dan aan het oppervlak, waar zij via verdamping, geleiding, convectie en straling aan de volgende laag – de lucht – wordt doorgegeven op weg naar echt buitenaards.
In het water wordt dat transport ook nog vertraagd door de wel dicht bij het oppervlak geabsorbeerde rode en infrarode zonlicht veroorzaakte opwarming. Metingen bevestigen dat, zie onderstaande figuur.
Het temperatuur verloop met hoogte en diepte (km).
In de lucht vindt iets dergelijks plaats. De infrarode straling afkomstig van grond en wateroppervlak wordt door broeikasgassen gedeeltelijk geabsorbeerd en omgezet in luchtwarmte. Lucht bevat minder moleculen per m3 dan water, maar ook daar vindt die omzetting plaats. Het wordt in hoofdzaak veroorzaakt door drie- en meeratomige gassen, zoals waterdamp, H2O en CO2. Ook de lucht transporteert om diezelfde reden maar een deel van de ontvangen stralingsenergie als straling en de rest moet weg door warmtetransport, waarvoor een temperatuurgradiënt nodig is. De onderste luchtlaag moet daarom noodzakelijk warmer zijn dan hogerop. Pas als de luchtdichtheid zo gering is, dat het stralingstansport minder hinder ondervindt, terwijl de andere transporten door gebrek aan massa kleiner worden, is een temperatuurgradiënt niet meer vereist voor energietransport. Het effect van troebele materie is vergelijkbaar met het energietransport in een bed met een elektrische verwarmings-onderdeken.
In zo’n bed brengt een elektrisch draadje de energie ongehinderd binnen. Vergelijkbaar met diep indringende zonnestraling. Leg je over die elektrische onderdeken een dun laken dan warmt het bed op tot er door dat laken evenveel warmte ontsnapt als de elektrische energie er in brengt. Dek je het bed toe met een veel dikkere deken, dan wordt het bed veel warmer. Er is binnenin een hogere temperatuur nodig om de warmte naar buiten te persen.
Ook in de lucht dringt de langgolvige straling van de tastbare aarde een eind door voor de broeikasgassen een substantieel deel hebben omgezet in warmte van luchtlagen. En als die energie als straling uitzenden wordt dat na millimeters, meters of kilometers weer ingevangen en in warmte geconverteerd.
Kort en goed troebele eigenschappen maken een medium inwendig warmer dan een opake lichaam in een stralingsveld zou worden.
De vaste grond warmt als de zon er op schijnt. Het oppervlak straalt een deel van die energie weer uit. Een deel wordt als warmte-energie afgegeven aan de lucht. Een ander deel wordt als warmte getransporteerd naar de ondergrond. Dat deel kan pas weer worden afgevoerd, wanneer het oppervlak ’s nachts en in de winter kouder is dan de ondergrond. Die processen vertragen alle de energieafgifte. En zij hebben gemeen dat de grond gemiddeld warmer is dan een opake medium zou zijn, wanneer het geen warmte zou vasthouden en geleiden. Zo’n medium zou op elk moment de aan het oppervlak ontvangen zonne-energie onmiddellijk weer via straling en warmteoverdracht aan de lucht moeten afgeven om niet oneindig door te verwarmen. Ook voor warmteoverdracht aan de lucht is het nodig dat het grondoppervlak warmer is dan de lucht.
Ook het verwarmde water staat, behalve door de universele materiestraling ontvangen energie anders af. Dat gaat via warmte-overdracht aan de lucht, waarvoor een temperatuurverschil nodig is en via verdamping. De energie die voor verdamping nodig is wordt aan de lucht tot op vrij grote hoogte weer afgestaan. Dat transport is belangrijk. Het vindt plaats over grote afstanden.
Het gaat gemiddeld over het hele jaar en het hele aardoppervlak om 71,5 W/m2. (Er valt op aarde ca. 1 m neerslag per jaar en de verdampingswarmte van water is 2256 J/g.) Klimatologen gaan uit van een (op dezelfde manier gemiddelde) inkomende zonne-energie van 161 W/m2. Zij rekenen zelfs met 85 W/m2 nodig voor verdamping. Mijn berekening is dus aan de zuinige kant. Alleen dit proces van energietransport terug naar de ruimte neemt al de helft van de inkomende energie van de tastbare aarde voor zijn rekening. En het vergt een temperatuurgradiënt. Zij rekenen ook nog met een gemiddelde warmteafgifte aan de lucht van 20 W/m2 waarvoor eveneens een temperatuurgradiënt nodig is.
Alles bijeen een door temperatuurverschil gedreven energietransport, waaraan geen broeikasgas te pas komt. Maar dat wel maakt dat de woonschil ook zonder atmosferisch broeikaseffect warmer is dan het deel van de aarde dat via straling uiteindelijk de energie-inhoud van de aarde stabiel houdt. Het is dus ook onderdeel van het totale broeikaseffect.
Discussie en conclusie
Ja, ons woonschilletje op aarde is een broeikas. Het blijft op temperatuur door de zon en de geotriad. Zonder de triad was het er 134 °C kouder. Die kachel verdient meer aandacht dan hij momenteel krijgt. Weliswaar weten we aardig wat van de baaierd van processen, die ons als kasplantjes comfortabel doen leven. Maar die kennis is niet nauwkeurig genoeg om te weten hoeveel elk van hen doet en of ze stabiel zijn.
Kees le Pair.
Atmosferische processen spelen een rol. Broeikasgassen er in eveneens, maar een kleinere. En van hen is die van CO2 niet de sterkste. Waterdamp, H2O, is belangrijker en daarop hebben wij geen invloed. Of die gassen samen 30 graden verschil maken weten we evenmin. Daarvoor is het aandeel van al het andere onvoldoende bekend. Verdubbeling van atmosferisch CO2 leidt volgens CO2-straling expert Witteman (5) ten hoogste tot 0,2 °C temperatuurverhoging. Anderen komen tot 4+ °C.
Met zoveel onzekerheid in de zo intensief bestudeerde verandering, naast de veel grotere onzekerheid over de rest van de geotriad, zijn welvaart vernietigende CO2-ingrepen onverantwoord. Zij zullen bovendien, mochten die anderen gelijk hebben, minder dan 0,2 °C op de 134 °C waarover het gaat, verschil maken over 80 jaar.
***
Noten
1. Natuurkundigen meten de temperatuur het liefst in eenheden K, de afkorting voor Kelvin. Een temperatuur van 273,15 K is gelijk aan 0 °C. Het absolute nulpunt van de temperatuur is 0 K of wel -273,15 °C. De temperatuur van het heelal is 3 K (-270 °C).
2. Ik rekende dat eens uit in de veronderstelling dat elke fysicus het al lang wist. KLIMAAT, STRALING EN TEMPERATUURVEREVENING-2. Voor fysici geldt dat, althans wanneer ze er over hebben nagedacht. Maar in de klimaatwetenschap lijkt dat niet overal te zijn doorgedrongen.
3. Omdat deze les over de broeikas gaat, laat ik veranderingen in de zon onbesproken evenals die in absorberende en reflecterende bewolking. Ook die kunnen gevolgen hebben voor het aards klimaat.
4. Het verschil komt door de vierde macht in de stralingswet van Stefan-Boltzmann. Zie noot (2) en mijn opmerking over rekenen met gemiddelden in plaats van eerst rekenen en dan pas middelen.
5. W.J. Witteman: The Absorption Of Thermal Emitted Infrared Radiation By CO2. Het artikel kan hier als PDF-bestand worden geladen.
***
Dirk,
Ik haal het even uit de erg lange lijn. Er zit hier misschien wel een leerzame discussie in…
Voor de duidelijkheid zal ik (het grootste deel van) jouw bijdrage hier herhalen.
Die evenwichtssituatie is wel uitermate uitzonderlijk; in realiteit is er dus altijd een onevenwicht: de geabsorbeerde energie is niet gelijk aan de uitgestraalde; het verschil zorgt voor opwarming/afkoeling van de omgeving…
Kees suggereerde inderdaad dat zowat alle door broeikasgassen geabsorbeerde straling omgezet wordt in warmte: Het punt is dat re-emissie van geabsorbeerd IR praktisch verwaarloosbaar is in vergelijking tot de stralingsenergie die in warmte wordt omgezet. Dat is manifest onjuist, maar het “overschot(tekort)” heeft wel degelijk een (lokaal) warmteeffect.
Ik volg de deken-analogie tot op zeker niveau, maar in dergelijke uitleg wordt meestal gerefereerd naar de “dikte” van het dekentje, terwijl het in de atmosfeer toch wel over de samenstelling gaat, maw bij het dekentje vergroot het temperatuurverschil door de dikte ervan, terwijl in de atmosfeer de dikte nagenoeg onveranderd blijft en toegenomen broeikasgassen zorgen voor het vergroot temperatuurverschil.
Akkoord. Het is de adiabaat die de gevolgen – lees temperatuurstijging – van het aanwezigheid van broeikasgassen grotendeels bepaalt.
Is dat niet een wat eigenaardige redenering? Als je een atmosfeer hebt, heb je dan niet automatisch een temperatuurgradiënt als gevolg van adiabatische afkoeling? Om geen adiabatische afkoeling te hebben, zou er toch een externe warmtebron moeten zijn die die compenseert?
Danny,
Dank voor je reactie!
Er is natuurlijk nergens en op geen enkel tijdstip in de atmosfeer evenwicht. Maar gemakshalve spreek je van een situatie in (overwegend) evenwicht als de tijdschaal van het herstel van evenwicht veel korter is dan de tijdschaal van de verstoringen. Dat is meestal wel het geval in de atmosfeer: ongeveer een half uur tegenover het dag en nachtritme.
Ik zou liever zeggen een abstractie die niet volledig fysisch onwerkelijk is. Voorbij de tropopauze stijgt de temperatuur met de hoogte. De Q-tak van CO2-buigvibratie (de 15 µm band) emitteert tot in de stratosfeer. Verhoging van de CO2-concentratie zorgt daar voor (bescheiden) afkoeling. De eenvoudige uitleg van het KNMI refereert daar naar.
Dirk,
In tegenstelling tot wat enkele reageerders hier denken en die mij in het betweter-hokje “denkt altijd het gelijk aan zijn kant te hebben” willen duwen, heb/wil ik mij best kwetsbaar opgesteld/opstellen…
Kijkende vanop mijn “hoge” uitkijktoren, je weet nog wel “jij ziet elke boom, terwijl ik vooral het bos zie” is de realiteit dat ik mij nooit, ik herhaal nooit, comfortabel gevoeld heb bij de scheikundeles – een beetje in contradictie met mijn punten achteraf overigens, zelfs op de unief… – en ik heb er dan ook geen enkel probleem mee om dit toe te geven. Om die reden dacht ik ook dat een discussie over de “adiabaat” – ken de term reeds meer dan 40 jaar, maar kan niet beweren dat ik het begreep (voor alle duidelijkheid in de Johan Cruyff vorm) – leerzaam zou zijn…
Maar blijkbaar heb ik er de laatste dagen/uren toch zoveel over opgestoken dat iemand met scheikunde-feeling mijn gedachten alleszins niet tegenspreekt…
Concreet heb ik het hier nu over het 2de deel van jouw reactie. Jouw Ik zou liever zeggen een abstractie die niet volledig fysisch onwerkelijk is. is wel geen 100% confirmatie van mijn gedachtegang, maar aangezien je je niet verplicht voelt om mijn gedachtegang recht te zetten… ja, dan ga ik er maar vanuit dat ik er nog niet zover naast, om niet te zeggen pal op, zit…
Volledig akkoord; zoals ik al aangaf maar ik denk niet dat er tussen ons hierover enig meningsverschil is… en zoals ik (op het niveau voor een 13-jarige) beschreven heb aan Ronald de Modeleur…
Sta me toe om mijn reactie op het eerste deel van jouw reactie nog even in beraad te houden. Ik denk er nl. aan ze open te trekken in een breder kader dan onze discussie hier… maar dat vraagt wat tijd om mijn gedachten te ordenen.
Dirk,
Zoals beloofd, nog even over het eerste deel van je reactie
Ik zei Er zit hier misschien wel een leerzame discussie in… , maar dacht op het moment dat ik het schreef dat die over de ‘adiabaat’ zou gaan; het verrast mij wel enigszins dat het uiteindelijk over opwarming door CO2-IR-straling en mijn toekomstig reactiegedrag op Climategate zou gaan…
Ondanks meerdere “pogingen” ben ik er dus nog steeds niet in geslaagd om iemand met een (meer dan) degelijke wetenschappelijk basis, jij dus Dirk, mijn argumenten over te brengen…
Jij zegt “evenwicht”, ik zeg “evenwicht”, maar wij hebben het over iets totaal verschillend… paradoxaal genoeg zit het bos en de bomen nu omgekeerd, nu spreek jij over “het bos” terwijl ik het over “de bomen” heb…
Ik zou hier nu nog een keer mijn “evenwicht” kunnen beschrijven, dat jij dan weer in het kader van jouw “evenwicht” interpreteert en een daarbijhorend antwoord formuleert… en zo kunnen we nog daaaaaagen doorgaan. Erg zinvol is dat niet…
Wat van belang is, is dat hierbij nog maar eens bevestigd wordt dat een schriftelijke discussie uitermate moeilijk ligt… We praten vooral naast mekaar… ieder in onze eigen (om een hedendaags woord te gebruiken) bubbel…
Wat mij betreft, kunnen we het hierbij laten…
De communicatie met Kees liep/loopt iets anders, maar het resultaat is identiek: we komen niet tot overeenstemming (wou eerst nog consensus schrijven…).
Ik geef nu voor de 2de maal commentaar op zijn bijdragen (zie ook https://www.climategate.nl/2020/08/grensen-aan-de-co2-groei/comment-page-1/#comment-2321858) en vorige keer kreeg ik zelfs geen reactie; deze keer probeert hij “wij zeggen toch hetzelfde” en op het moment dat blijkt dat deze strategie/tactiek niet gaat lukken, wordt het eens te meer heel erg stil van zijn kant…
Conclusie: 2 discussies met mensen met een meer dan degelijke wetenschappelijke basis kunnen niet afgerond worden….
Het heeft mij in elk geval geleerd dat het proberen overtuigen van anderen (met een mindere wetenschappelijke basis) via schrift op deze website een nog onmogelijkere taak is…
Dat wordt nogmaals perfect aangetoond door de zonet afgesloten parallelle discussie met Peter van Beurden… Maar ik had net zo goed kunnen verwijzen naar discussies met bijv. Martijn, Anne, Bas (BmG) Gresnigt of Henry Pool…
Bij deze hou ik er dan ook mee op…
Of dit nu ook betekent dat dit mijn allerlaatste reactie op deze website is… Wie zal het zeggen?
Danny,
Ik heb diverse keren antwoord gegeven op vragen van Peter van Beurden maar ik heb het idee dat er weinig tot niets overkomt. Niet omdat mijn antwoorden te ingewikkeld zijn (zeer goed mogelijk) maar meer omdat hij er weinig aandacht aan geeft. Hoe dan ook, ik vindt het nog steeds leuk om hier zaken onder woorden te brengen, ik steek er zelf veel van op. De invloed van de adiabaat was me nog niet eerder opgevallen, misschien dat ik er wat meer aan ga rekenen.
Wat betreft de tijdschalen van evenwichtsherstel, je kunt het ook zo bekijken: Op lange tijdschalen (tientallen jaren) is er evenwicht, er wordt door de Aarde evenveel straling ontvangen als er uitgezonden wordt (geothermie buiten beschouwing gelaten). Dan geldt gemiddeld voor elk pakketje lucht dat er net zoveel IR-straling in als uit gaat.
Het is jammer als je niet meer zou reageren op deze website, mijn bezoek aan deze site zal daar onder te lijden hebben.
Danny
Zolang je niet in staat bent om jargon achterwege te laten, schrijf je niet op het niveau van een 13 jarige. De de artikelenschrijvers die hier regelmatig hun zienswijze presenteren doen het wat dat betreft stukken beter. Voorbeeld, als ik aan een willekeurig persoon vraag wat een adiabaat is, krijg ik in 9 van de 10 gevallen geen antwoord. Ik zal zo meteen de proef op de som nemen.
Ik probeer er nog steeds achter te komen hoe die uitwisseling van warmte/straling nu precies in zijn werk gaat. En dan kun je niet ergens halverwege beginnen. Je begint bij de instraling van alle stralingsfrequenties van de zon en je brengt vervolgens in voor iedereen begrijpelijke taal alle vervolgstappen in te vullen. Daarbij vermijdt je modellen en formules en jargon.
Begin maar met het volgende uit te leggen. Straling versus warmte.
“Het punt is dat re-emissie van geabsorbeerd IR praktisch verwaarloosbaar is in vergelijking tot de stralingsenergie die in warmte wordt omgezet. Dat is manifest onjuist, maar het “overschot(tekort)” heeft wel degelijk een (lokaal) warmteeffect.”.
Zou dat kunnen?
Peter,
Moet ik hier nu echt een link naar een YouTube filmpje met Louis Van Gaal plaatsen? Ah nee, je houdt niet van linkjes…
Hoe begint mijn reactie waarin ik over ‘adiabaat’ spreek? Is Dirk een 13-jarige? En heb je die reactie wel gelezen eigenlijk? Is het je echt niet opgevallen dat ik vragen stel? Wat zou dat betekenen, denk je? Tip: ik geef het antwoord zelfs, het staat zwart op wit iets lager te lezen…
En als je niet tegen mijn (licht) cynische toon kan, stop dan maar met lezen, maar dan mis je wel het antwoord op jouw vraag…
Weet jij nog mijn eerste reactie hierboven aan Kees, dat ik het over puzzelen had. Wel je hebt al best wat puzzelstukjes; je moet ze enkel samenbrengen en/of op zoek naar ontbrekende… Je weet al zeker wat er nog ontbreekt want je benoemt het hier: straling versus warmte.
Dus in plaats van mijn arm (figuurlijk) om te wringen om het je uit te leggen en daarna te verklaren dat ik er niets van begrijp omdat je mijn uitleg te ingewikkeld vindt, zou je beter zelf wat meer moeite doen…
Een ideale plaats om te beginnen is Wikipedia; zeker niet zaligmakend en erg alarmistisch wat “klimaatwetenschap” betreft, maar sowieso een goed begin.
Laat ik even jouw begeleider zijn… zoek even “straling wikipedia” en klik door. Daar vind je algemene informatie, maar je bent op zoek naar infraroodstraling, toch… En staat daar toch wel een link zeker “infrarode straling”… Klikken! En Lezen! Ik kopieer even waar je op naar zoek bent:
Had je deze puzzelstukjes al?
Er wordt hier wel niets gezegd over CO2 – het is bovendien niet juist wat er staat – , misschien moeten we daar later nog iets over opzoeken, maar op dit moment zijn we op zoek naar straling, maakt in eerste instantie toch niet uit welke golflengte juist?
Doe nu hetzelfde met warmte: “warmte wikipedia” en doorklikken.
Oei, moeilijke uitleg… duidelijk niet de goede plaats om de info te vinden die we zoeken. Laten we “warmte definitie” proberen. Eén van de links is die naar ensie.nl “Warmte – de betekenis volgens Wat is dat?”
en ja hoor, succes…
Ik vermoed dat je dit puzzelstukje al had.
Nu kan het puzzelen dus beginnen.
Maar vooraleer verder te gaan, een controlevraagje: ben je mee of zijn er nog gaten?
Ga je akkoord met mijn antwoord aan jou ivm kinetische energie?
Dus graag eerst antwoord op die 2 vragen.
Aan de heer van Beurden,
Ben je echt gestopt met lezen na de eerste paragraaf?
Danny
Ik moet steeds verder terug om je antwoord te lezen. Normaal ga ik hooguit 3 artikelen terug. Om ook sarcastisch in te haken op je antwoord, je hebt het dus eindelijk gevonden in Wikipedia. Dat had je me dus ook een week geleden, nee, maanden geleden wel kunnen vertellen. Het was zo’n simpele vraag. En het is nogal slap om zo arrogant en betweterig uit de hoek te komen naar aanleiding van een vraag om verduidelijking.
Maar het werd dus Wikipedia omdat je er nog steeds zelf niet uit kwam? Maakt niet uit, ook zo komen we verder.
Fijn, dan zijn we zo ver dat het een eigenschap is dat de atomen in een samengesteld molecuul, zoals ik eerder al zelf opmerkte in trilling geraken als de omgevingstemperatuur oploopt boven het absolute nulpunt van ca. 273 gr. Kelvin.
Naarmate de temperatuur oploopt, nemen dus ook de trillingen toe. Waardoor de specifieke buigingen en de strekkingen veroorzaakt worden laten we nog maar even in het midden. De gemiddelde temperatuur op 1,5 meter in de weerhut is dus 288 gr K.
Leg me nu eens uit dat die bescheiden toename in trilling van die zuurstofmoleculen leiden tot de veronderstelde temperatuurstijging van 1,1 gr. Kelvin bij verdubbeling van de hoeveelheid CO2. En verklaar me meteen even waar de logaritmische afname dan vandaan komt. Die lijkt me niet afkomstig van de trillingseigenschappen van de moleculen maar van de trefkans dat de CO2 moleculen worden aangestraald door de alom aanwezige IR instraling en terugstraling onder invloed van de zon.
Mocht het anders in elkaar steken, dan lees ik het wel. Maar graag op een ander moment of met een verwijzing in een volgend toepasselijk artikel. Als het aanstralen door fotonen niet leidt tot temperatuurverhoging, maar slechts tot het kortstondig vasthouden van sommige IR frequenties, dan leidt het slechts tot terugstraling van ongewijzigde frequenties IR straling naar alle kanten. En dat blijf ik erg merkwaardig vinden. Aangezien langgolvig licht door het botsen met materie wel veranderd wordt in verschillende frequenties IR straling. k neem even aan dat IR straling op soortgelijke wijze kan veranderen van frequentie door de botsing met andere gasmoleculen. Of vergis ik me daarin.
Maar stel vooral je vragen duidelijker en als het kan minder sarcastisch. Dan kan ik minder sarcastisch antwoorden
Verder heb ik nog steeds geen antwoord op de vraag op welke wijze die trillingen zijn waargenomen. Daarvan heb ik nog geen link ontvangen. En zeer in tegenstelling met wat je hierboven beweert, heb ik geen enkel probleem met linkjes mits deze volgen als ondersteuning van het betoog dat je voert of de bewering die je doet.
OK Peter,
Je vraagt mij dus iets uit te leggen, maar staat dan niet toe dat ik het op mijn (gestructureerde) manier doe. Het zij zo…
Ik ga eenmalig(!) jouw 2 antwoorden van gisteravond lijn per lijn/zin per zin van commentaar voorzien…
En daar zul je het moeten mee doen…
Mijn antwoorden staan schijn gedrukt!
“
Danny
Ik moet steeds verder terug om je antwoord te lezen. Normaal ga ik hooguit 3 artikelen terug.
Jij stelde zaterdagmorgen rond 10 h een vraag aan mij… onder een artikel van 7 mei en nu schrijf je dit; jij kunt dus niet de elementaire beleefdheid opbrengen om een keertje te gaan kijken of ik je al geantwoord heb… Ik moet er jou zondagavond attent op maken… begrijpe wie kan ?????….. of had ik dan toch gelijk toen ik schreef dat jij wel vragen stelt, maar eigenlijk geen antwoord wilt…
Om ook sarcastisch in te haken op je antwoord, je hebt het dus eindelijk gevonden in Wikipedia. Dat had je me dus ook een week geleden, nee, maanden geleden wel kunnen vertellen. Het was zo’n simpele vraag.
Ik heb het niet gevonden, ik gaf enkel aan dat als je iets wil begrijpen je allereerst moet weten waarover je praat en aangezien jij je vragen stelde/stelt over straling en warmte, leek het mij gepast om je even te wijzen op wat die begrippen juist inhouden, want blijkbaar had/heb jij geen idee hoe je dit zelf zou kunnen doen…
En het is nogal slap om zo arrogant en betweterig uit de hoek te komen naar aanleiding van een vraag om verduidelijking.
Waarom ben jij toch altijd zo defensief en zie jij iemand die je iets wil uitleggen altijd als arrogant en betweterig?
Maar het werd dus Wikipedia omdat je er nog steeds zelf niet uit kwam? Maakt niet uit, ook zo komen we verder.
Waarom denk je dat ik er niet uitkom? Ik weet wel degelijk waarover ik spreek…
Fijn, dan zijn we zo ver dat het een eigenschap is dat de atomen in een samengesteld molecuul, zoals ik eerder al zelf opmerkte in trilling geraken als de omgevingstemperatuur oploopt boven het absolute nulpunt van ca. 273 gr. Kelvin.
Niet helemaal correct. Misschien had je toch beter die definitie van warmte op ensie.nl gelezen… Er is sprake van moleculen. Luchttemperatuur is dus gelinkt aan de bewegingen van de moleculen (O2, N2, CO2,…) niet aan de trillingen van de atomen in die moleculen.
Het is wel zo dat hoe hoger de temperatuur, hoe meer botsingen tussen de moleculen en hoe hoger de kans dat bewegingsenergie van zo een molecule bij een botsing omgezet wordt in een trilling van de atomen van zo een molecule.
Het absolute nulpunt is overigens 0 K (Kelvin, geen graden kelvin!). 0 °C (graden Celsius!) is 273.15 K
Naarmate de temperatuur oploopt, nemen dus ook de trillingen toe. Waardoor de specifieke buigingen en de strekkingen veroorzaakt worden laten we nog maar even in het midden.
Denk aan de snaren van een gitaar of een piano: als je die aanslaat trillen die ook een zekere tijd, maar door wrijving met de lucht duurt dat niet erg lang. De lengte van de snaren bepalen de toonhoogte (frequentie).
De gemiddelde temperatuur op 1,5 meter in de weerhut is dus 288 gr K.
Correct, de gemiddelde temperatuur op onze planeet is om en bij de 288 K
Leg me nu eens uit dat die bescheiden toename in trilling van die zuurstofmoleculen leiden tot de veronderstelde temperatuurstijging van 1,1 gr. Kelvin bij verdubbeling van de hoeveelheid CO2.
Daarvoor moet je dus het broeikaseffect begrijpen, maar voor jij dat begrijpt zal er nog wel wat water naar zee moeten lopen… Je wil al meedoen aan de 100m op de Olympische Spelen en je kunt amper stappen…
En verklaar me meteen even waar de logaritmische afname dan vandaan komt. Die lijkt me niet afkomstig van de trillingseigenschappen van de moleculen maar van de trefkans dat de CO2 moleculen worden aangestraald door de alom aanwezige IR instraling en terugstraling onder invloed van de zon.
Dat is een model. Berekeningen geven aan dat theoretisch een logaritmisch model de beste benadering is – voor alle duidelijkheid tussen 200 en 2000 ppm CO2. Het is dus niet perfect logaritmisch. Waarom het is wat het is, is erg complex, er spelen heel wat zaken (druk is een zeer belangrijke factor, maar ook interactie met waterdamp speelt) als je je er goed bijvoelt, zeg dan maar dat ik het niet begrijp, maar ik ben dan in elk geval niet alleen…
Mocht het anders in elkaar steken, dan lees ik het wel. Maar graag op een ander moment of met een verwijzing in een volgend toepasselijk artikel.
Dit antwoord is een eenmalige geste aan jou. Ik zou dus maar niet op een vervolgartikel rekenen…
Als het aanstralen door fotonen niet leidt tot temperatuurverhoging, maar slechts tot het kortstondig vasthouden van sommige IR frequenties, dan leidt het slechts tot terugstraling van ongewijzigde frequenties IR straling naar alle kanten.
Broeikasgassen kunnen bepaalde IR frequenties (niet alle, herlees de Wikipedia over straling nog eens: “gassen een lijnenspectrum”) absorberen, lees omzetten in trillingen van de atomen. Een frequentie die ze kunnen absorberen, kunnen ze ook uitzenden. Wat er effectief gebeurt met de trilling van een ingevangen foton is niet altijd hetzelfde: soms wordt de trilling terug omgezet in een nieuw foton met dezelfde frequentie, maar het kan ook dat door een botsing met een andere molecule de trilling omgezet wordt in kinetische (bewegings-)energie van één of beide molecule(n), of dat de trilling overgaat in een andere trilling die daarna weer als foton (met een andere frequentie) uitgestraald wordt. Als er meer fotonen ingevangen worden dan uitgestraald wordt de overschot aan energie dus tijdens botsingen overgedragen aan de moleculen en verhoogt dus de temperatuur. In het omgekeerde geval (meer fotonen uitgestraald dan ingevangen) leidt dit logischerwijze tot afkoeling. Als de frequentie van beide fotonen verschillend is zal het de ene keer leiden tot opwarming, de andere keer tot afkoeling
En dat blijf ik erg merkwaardig vinden. Aangezien langgolvig licht door het botsen met materie wel veranderd wordt in verschillende frequenties IR straling. k neem even aan dat IR straling op soortgelijke wijze kan veranderen van frequentie door de botsing met andere gasmoleculen. Of vergis ik me daarin.
Ik ben niet zeker of ik helemaal begrijp wat je juist bedoelt, maar ik ga ervan uit dat mijn commentaar hier net boven moet volstaan.
Maar stel vooral je vragen duidelijker en als het kan minder sarcastisch. Dan kan ik minder sarcastisch antwoorden
Dat is nu eenmaal de aard van het beestje, Peter, en ik ben niet van plan daar iets aan te veranderen… Maar niet getreurd, ik ga sowieso geen pogingen meer ondernemen om je wat dan ook uit te leggen, dus je gaat er geen last meer van hebben.
Verder heb ik nog steeds geen antwoord op de vraag op welke wijze die trillingen zijn waargenomen. Daarvan heb ik nog geen link ontvangen.
Dirk en Hans hebben die vraag al beantwoord. Als je niet gelooft in spectroscopie dan is dat jouw probleem…
En zeer in tegenstelling met wat je hierboven beweert, heb ik geen enkel probleem met linkjes mits deze volgen als ondersteuning van het betoog dat je voert of de bewering die je doet.
Echt, ik meen me nochtans te herinneren dat ik WoodForTrees ter ondersteuning van mijn betoog meegaf en dat jij die als onbetrouwbaar diskwalificeerde.
“
Danny
Ik hoop dat het lukt. Ik kom hier om iets te leren maar ben niet tevreden met halfbakken antwoorden. Het merkwaardige is dat je me daar wel naar verwijst gezien je opmerking: Er wordt hier wel niets gezegd over CO2 – het is bovendien niet juist wat er staat – , misschien moeten we daar later nog iets over opzoeken”.
De vraag over het veranderen van golflengte is wat me in sterke mate bezig houdt. Kan dat, of kan dat niet? Ik redeneer naar analogie van zonlicht dat door de dampkring valt en ’s morgens/’s avonds anders is dan overdag. Morgenrood, avondrood. Of zonlicht dat door een oppervlakte wordt teruggekaatst en deels reflecteert en deels geabsorbeerd wordt. Daarbij worden bepaalde frequenties geabsorbeerd en andere teruggekaatst.In dat geval is er geen sprake van wijziging. Maar kan het wél op de een of andere manier? Kortom, kunnen de fotonen ook in gewijzigde pakketjes door een atoom worden uitgezonden bij de poging de extra toegevoegde energie weer af te geven.
“
Danny
Ik hoop dat het lukt. Ik kom hier om iets te leren
Je slaagt er anders wel heel goed in om de indruk te wekken dat dit helemaal niet het geval is. Je hebt de perceptie tegen!
maar ben niet tevreden met halfbakken antwoorden. Het merkwaardige is dat je me daar wel naar verwijst gezien je opmerking: Er wordt hier wel niets gezegd over CO2 – het is bovendien niet juist wat er staat – , misschien moeten we daar later nog iets over opzoeken”.
Ik wou alleen meegeven dat Wikipedia een goed startpunt is, maar dat er toch wel wat fouten instaan. Waterdamp en 14µm is grondig fout, het is eerder vanaf 16-17 µm.
De vraag over het veranderen van golflengte is wat me in sterke mate bezig houdt. Kan dat, of kan dat niet?
Ja dat kan, maar zoals gezegd niet alle golflengten kunnen (spectrumlijnen!)
Ik redeneer naar analogie van zonlicht dat door de dampkring valt en ’s morgens/’s avonds anders is dan overdag. Morgenrood, avondrood.
Dat is iets anders, nl. Rayleigh verstrooiing, dat is afbuiging in de atmosfeer, de golflengte verandert niet, ze bereikt alleen niet altijd ons oog
Of zonlicht dat door een oppervlakte wordt teruggekaatst en deels reflecteert en deels geabsorbeerd wordt. Daarbij worden bepaalde frequenties geabsorbeerd en andere teruggekaatst.In dat geval is er geen sprake van wijziging.
Inderdaad, zo krijgt alles zijn eigen kleur
Maar kan het wél op de een of andere manier? Kortom, kunnen de fotonen ook in gewijzigde pakketjes door een atoom worden uitgezonden bij de poging de extra toegevoegde energie weer af te geven.
Absoluut, hoe warmer de lucht hoe meer botsingen, dus hoe groter de kans dat de atomen in een bepaalde mode beginnen trillen en die energie kan dus uitgezonden worden als een foton. Het maximum aantal fotonen van een bepaalde frequentie dat door een groep moleculen zo kan worden uitgezonden, wordt bepaald door de wet van Planck
“
Zoals gezegd, dit is dus een eenmalige (!) oefening van “iemand die er niets van begrijpt”, want hij kon het ondanks meerdere pogingen niet in een voor jouw behapbare vorm verwoorden.
Succes ermee.
Hans,
Gelieve 2 reacties van mij aan Peter uit de spam te willen vissen.
Bedankt
Nu met een werkende link naar Ensie :)
https://www.ensie.nl/betekenis/warmte
De juiste link is ;-)
https://www.ensie.nl/wat-is-dat/warmte
Danny
Lees deze aanhaling nog eens opnieuw en stel je dan de vraag wie er iets niet begrijpt. Ik had het dus over fotonen en niet over botsingen. Dus over IR straling als onderscheid met warmte door het botsen van atomen. Kennelijk is dat verschillend en daar komen we dus niet uit. Duidelijk is inmiddels dat het ingevangen foton niet als hetzelfde foton hoeft te worden afgestaan.
“Absoluut, hoe warmer de lucht hoe meer botsingen, dus hoe groter de kans dat de atomen in een bepaalde mode beginnen trillen en die energie kan dus uitgezonden worden als een foton. Het maximum aantal fotonen van een bepaalde frequentie dat door een groep moleculen zo kan worden uitgezonden, wordt bepaald door de wet van Planck
“
Zoals gezegd, dit is dus een eenmalige (!) oefening van “iemand die er niets van begrijpt”, want hij kon het ondanks meerdere pogingen niet in een voor jouw behapbare vorm verwoorden.
Desondanks heb ik na veel geschrijf en verwijzingen nog steeds niet het antwoord op mijn vraag. En die was héél simpel.
En voor de duidelijkheid, jij was degene die met arrogant begon.
Je antwoorden komen doorgaans niet verder dan wat algemeenheden en denigrerende opmerkingen. Dat is mij wel duidelijk inmiddels. Je veinst kennis die je niet bezit en lepelt wat linkjes op waaruit je citeert. Bij jou moet ik dus niet zijn voor uitleg.
Daarnaast projecteer je jou tekort op je opponent. Als ik Danny zie, of Ronald, dan weet ik wat voor vlees ik in de kuip heb.
Zo hebben we dan beiden een reden er hier mee te stoppen. Dank voor de gedane poging.
Peter van Beurden,
Is de conclusie dan niet gewoon heel simpel dat je op de verkeerde site bent met deze vragen? Heb je wel eens een ander platform geprobeerd?
jammer dat je hier niet moet inloggen en de naam uniek blijft. Dit is een andere Ivo
Beste Peter,
Ik krijg het gevoel dat het probleem dat je Danny niet begrijpt, komt omdat Danny enkele elementaire (dus niet noodzakelijkerwijs eenvoudige) concepten van de statistische fysica veronderstelt, die jij niet kent of accepteert.
Het betreffende concept is de Gibbs-Boltzmann verdeling. Daarnaast is warmte maar een vorm van energie, het is beter om gewoon bij dit probleem (waarom atomen straling uitzenden) in energie te denken en niet in termen van warmte.
Het concept achter de Gibbs-Boltzmann verdeling is dat in “een systeem” (een groepje atomen die je voor even onafhankelijk van alle andere atomen kunt beschouwen) de beschikbare energie over alle mogelijk “toestanden” (in dit geval is een toestand, dus een atoomtrilling, kinetische energie (=warmte), een foton, enz.) verdeelt. Hierbij neemt de kans dat een toestand gekozen wordt exponentieel af met de energie van de toestand, dus de kans dat een toestand met hoge energie wordt gekozen is (veel) kleiner dan de kans dat een toestand met lage energie wordt gekozen. Echter, omdat energie gekwantificeerd is, zijn er veel minder “lage energie” toestanden dan “hoge energie toestanden”. Dat verklaart ook de plank curve van straling. Op het maximum is de juiste trade-off tussen het aantal mogelijke toestanden en de kans dat elke individuele toestand wordt gebruikt optimaal. Voor hogere energieën is de neemt de kans dat een toestand wordt gebruikt harder af dan dat het aantal toestanden met die energie toeneemt. Voor lagere energieën neemt juist het aantal mogelijke toestanden met die energie juist harder af dan de kans dat de toestand wordt gebruikt.
Goed, weer terug naar atomen en straling. Als een CO2 deeltje (met geen atoomtrilling) met een andere luchtdeeltje botst, kan dit systeem van twee deeltjes er dus voor kiezen om botsingsenergie om te zetten in atoomtrillingsenergie, mits de botsingsenergie groter is dan de atoomtrillingsenergie. De botsing wordt dan inelastisch en na de botsing trilt het CO2 atoom. Andersom kan natuurlijk ook, een trillende CO2 atoom kan zo bij een botsing zijn trilling kwijt raken. Omdat de bewegingsenergie van de individuele luchtatomen (per soort) de Gibbs-Boltzmann verdeling volgt, volgt de kans dat CO2 moleculen atoomtrillingsenergie ook deze verdeling.
Vervolgens is de botsing voorbij en is een CO2 atoom weer alleen en zonder interactie. Een CO2 atoom met trilling heeft twee opties om zijn energie te verdelen: CO2 atoom met trilling + geen foton & CO2 atoom zonder trilling + foton. Omdat het kan, gebeurt het. Hoe makkelijk die overgang van de twee toestanden gaat, bepaalt hoe makkelijk een CO2 atoom fotonen uitzendt en ook invangt. Daarnaast, omdat de trillingsenergie gekwantificeerd is, kan het ook alleen fotonen van dezelfde energie invangen en uitzenden. In een geld analogie, de CO2 atoomtrilling werkt met briefjes van €50,- en kan dus ook alleen fotonen met geldwaarde €50,- uitzenden en uitvangen.
Hoe het kan dat CO2 moleculen desondanks ook fotonen met €51 kunnen invangen, is weer een verhaal apart. Ik hoop dat dit stuk wat duidelijk maakt.