Tepelné pochody na Zemi – seriál Klimatická změna 1/8

Datum 02.07.2021

foto: Pixabay.com

Tímto článkem spouštíme osmidílnou vzdělávací sérii o klimatických změnách, které Onlineschool.cz bude pro náš portál připravovat o letních prázdninách každý pátek. V prvním díle si vysvětlíme mechanismy tepelných toků na Zemi – odkud a v jaké formě se teplo na Zemi dostává, co se s ním zde děje a jak Zemi opouští.

Co je to záření

Hlavním mechanismem, kterým se teplo na Zemi dostává, je záření. Záření je de facto elektromagnetická vlna, tedy změna elektrického a magnetického pole v prostoru.

I když se to nezdá, tak každé těleso vyzařuje určité záření. Toho si můžeme všimnout, když ruce přiložíme z boku k radiátoru nebo k ohni. Proud horkého vzduchu jde mimo ruku, ale my stejně cítíme teplo. Vidíme tedy, že záření je schopno přenášet energii, kterou my vnímáme jako teplo.

Záření ale má mnoho různých forem, které se od sebe liší svou frekvencí, která popisuje, jak rychle se mění elektromagnetické pole vlivem elektromagnetické vlny. Obecně platí, že čím má záření vyšší frekvenci, tím větší energii přenáší a např. tím je pro lidské tělo nebezpečnější.

Pro pochopení tepelných procesů na Zemi si potřebujeme říct, že tělesa s vyšší teplotou vyzařují záření o vyšší frekvenci než chladná tělesa. To známe z osobní zkušenosti, protože z ohně vnímáme více tepla (vyšší energii) než z radiátoru – vyšší přenášená energie v tomto případě odpovídá vyšší frekvenci záření a také vyšší teplotě tělesa.

Typy záření 

Záření se podle svých frekvencí dělí do mnoha skupin na spektru od slabých radiových vln po gama záření s vysokou energií. Pro klimatické pochody je důležité tepelné (infračervené) záření, viditelné světlo a UV záření. Záření Slunce se totiž skládá z těchto typů záření, ze Země pak odchází teplo ve formě infračerveného záření.

Cesta záření na Zemský povrch

Na obrázku níže[1]  vidíme schéma tepelných toků na Zemi. Při průchodu slunečního záření na zemský povrch se část záření odrazí na mracích a dalších složkách atmosféry, část je atmosférou pohlcena a část se odrazí od zemského povrchu. Zemský povrch pohltí zbývající záření, čímž se ohřeje. Toto ohřátí pohání mnoho klimatických pochodů jako např. výpar vody, atmosférické a mořské proudy.

Vyzařování zemského povrchu

Nyní nám zbývá si popsat pravou část obrázku. Jak jsme si již zmiňovali, zemský povrch vyzařuje záření o infračervených frekvencích. Ve výsledku jde o zemský ochlazovací mechanismus. V atmosféře se ovšem nacházejí plyny jako vodní pára, oxid uhličitý, metan, oxid dusný apod. Tyto plyny souhrnně označujeme jako skleníkové, protože pohlcují infračervené záření, čímž ohřívají samy sebe a celou atmosféru. Tento fenomén označujeme jako skleníkový efekt nebo skleníkový jev.[2]

Skleníkový efekt

Tím, že se samy ohřívají, dále vysílají infračervené záření – část míří ven do vesmíru, část zpět na zemský povrch. Tepelná energie se tak udržuje v atmosféře a skleníkový efekt způsobuje ohřátí atmosféry o cca 33 °C oproti stavu, kdy by zde žádné skleníkové plyny nebyly.[3] To, že skleníkové plny pohlcují tepelné záření je jev, který je dobře laboratorně změřený.

Zde je zapotřebí uvést, že skleníkový efekt je přirozený jev, bez kterého by nemohl na Zemi existovat život tak, jak jej známe. Problém není jeho samotná existence, ale dodatečné vypouštění skleníkových plynů lidskou civilizací. To v konečném důsledku způsobuje, že tepla, kterého na Zem dopadne je více než kterého Země vyzáří. To znamená, že se teplo v atmosféře hromadí a zvyšuje se její teplota. Co např. není příliš známým faktem je skutečnost, že do moří a oceánů se ukládá většina tepla vzniklého z nadbytečného skleníkového efektu.[4]

Radek Zeman

[1] https://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:ElmgSpektrum.png
[2] https://www.environment.gov.au/climate-change/climate-science-data/climate-science/greenhouse-effect
[3] http://public.wmo.int/en/our-mandate/focus-areas/environment/greenhouse%20gases
[4] https://www.nationalgeographic.com/science/article/greenhouse-gases-lurk-in-oceans-could-make-warming-far-worse

Volty 700 x 200 px

Komentáře