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能源的全球效应:气候与臭氧层

能源的全球效应:气候与臭氧层

  射向地球的太阳功率(除动用了一些过去的储存与暂存了一些外),大部还是最终转化为热能,以热辐射的形式散发到宇宙空间。热体辐射功率正比于绝对温度的4次方,而且发出辐射的能力与吸收辐射的能力也成正比。如果两者相等,因球面表面积是阴影面积的4倍,地表散发的功率平均为1350/4=337.5W/m2。


  相应的平均地面温度为278K合5摄氏度,这只是约值,因为各地反射能力的差别与大气层的复杂影响尚未仔细分析。太阳光主要是波长在0.5μm附近的可见光,而278K热体主要发射的是10.4μm附近的红外线。


  吸收与发射能力未必相同。特别是当大气层中含有容易吸收红外线的气体时,地面辐射会部分被大气吸收又部分辐射回来,即使返回的热功率只占1%,也可使地面平均温度上升0.7K。这很像玻璃温室,可见光容易进来而红外线却不易透出玻璃,成为温室增温的一个原因(农业气象学家认为温室还有挡风与减少气流散热的作用),故称为温室效应。而增加这种效应的气体如CO2、CH4及氟烃化合物等则称为温室气体。工业革命以来人们把数亿年前积存的煤与油大量烧掉,加之毁林与沙漠化减少了光合作用,增加了大气中的CO2、CH4与NOX。如不加控制地增长就会使地球变暖,其影响不容忽视。单以两极冰帽而论,如果融化1.2%即可使海平面上升1m。

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