Algemeen wordt aanvaard dat een broeikaseffect  de aarde circa 34 graden opwarmt ten opzichte van de atmosfeerloze situatie. Maar wat als er nu eens geen broeikasgassen zijn, maar wel een atmosfeer bestaande uit alleen maar het inerte stikstof, wat zou dan de temperatuur op aarde zijn? En dus niet de vergelijking maken met een atmosfeerloze aarde. 

De door zonlicht opgewarmde aarde (geen zeeën=geen water) zal energie verliezen door zwarte lichaam straling, zoals ook het geval is indien er geen atmosfeer zou zijn. Echter daarnaast zal de bodem ook energie verliezen door de de atmosfeer op te warmen, door warmtegeleiding. Deze warme lucht zal gaan stijgen, convectie. De bodem zal de lucht blijven verwarmen door geleiding zolang er een drijvende kracht is: de bodemtemperatuur hoger dan de luchttemperatuur. Het omgekeerde, afkoeling van de atmosfeer door warmteafgifte aan de bodem is veel minder efficiënt, omdat de luchtlaag dicht tegen de bodem aan die de warmte afgeeft zal afkoelen en daardoor zwaarder wordt en dus zal blijven hangen, waardoor de warmte van de atmosfeer door een steeds dikkere  koude luchtlaag van de bodem wordt geïsoleerd.  (Ook in de echte atmosfeer treedt dit fenomeen op: er is een grote temperatuurgradiënt in de eerste centimeters van de atmosfeer 's nachts.) Tijdens de dag zal de atmosfeer verwarmd worden door de bodem, tijdens de nacht zal de atmosfeer zijn warmte nauwelijks kwijt kunnen aan de afkoelende bodem. De gemiddelde temperatuur van de lucht zal dan ook dichter tegen de maximum bodem temperatuur overdag liggen dan tegen de gemiddelde bodemtemperatuur en dat  zonder broeikasgas. 

De gemiddelde bodemtemperatuur voor de aarde  is - 15 °C. Bij een temperatuurverschil tussen dag en nacht van 200 °C van de bodem (zie temperaturen van de maan), zal de atmosferische temperatuur op een meter en half boven de bodem uitkomen op overdag dichtbij de 85 °C, zeg 80 °C en 's nachts wegzakken naar een 35°C. Deze laatste temperatuur ingeschat op basis van temperatuursverschillen in de woestijn: geen vocht in de lucht, wel CO2.  zonder CO2 zal de temperatuur  een tien graden verder dalen: zeg 20-25°C. De gemiddelde atmosfeer temperatuur zal dan uitkomen op circa 60 °C.

De temperatuur van de atmosfeer zal in de hoogte sterker dalen dan in de echte atmosfeer. De temperatuur zal de zogenaamde droge adiabaat volgen: zijnde per kilometer 9.8 °C dalen. Op 10 kilometer hoogte zal de temperatuur van de atmosfeer gemiddeld -40°C zijn.

Een atmosfeer zonder broeikasgas  neemt warmte energie op van de bodem, door geleiding.  De gemiddelde temperatuur van de broeikasgasvrije atmosfeer ligt ver boven de berekende temperatuur, gebaseerd op de stralingsbalans en ook ver boven de temperatuur van de echte aarde.  Wat we zien is dat er een zeer groot verschil in temperatuur tussen de bodem en de atmosfeer is. 

04-02-2019, 00:00 geschreven door Verzuurde Vlaming  

De broeikastheorie in een paar zinnen:

De aarde en zijn atmosfeer worden opgewarmd door elektromagnetische straling (licht)  van de zon. De enige manier waarop de aarde deze warmte, energie kwijt raakt aan de ruimte is door op zijn beurt het uitzenden van elektromagnetische straling, in casu infraroodstraling. Een broeikasgas absorbeert een deel van  infrarood straling en straalt deze weer uit in alle richtingen. Hierdoor wordt de aarde en zijn atmosfeer warmer dan in de afwezigheid van een broeikasgas. Algemeen wordt aanvaard dat het broeikaseffect  de aarde circa 34 graden opwarmt ten opzichte van de atmosfeerloze situatie.  Sinds het begin van de industriële revolutie is er een duidelijke toename van het gehalte aan CO2 (een broeikasgas)  in de atmosfeer, afkomstig van verbranding van fossiele brandstoffen. Door de toename van het broeikasgas CO2 warmt de aarde, atmosfeer op.

De aarde en zijn atmosfeer worden opgewarmd door elektromagnetische straling (licht)  van de zon. 

De zon straalt elektromagnetische straling uit, omdat het een heet oppervlak is. Het spectrum van de zon is dit van een "zwart lichaam" met een temperatuur van 5778 K.  51 % van de straling is Infrarood straling, voornamelijk in het nabije infrarood, 37% is zichtbaar licht en 12 % is ultraviolet licht. Per vierkante meter aardoppervlak straalt de zon 342 Watt in.  Hiervan wordt 77 Watt gereflecteerd in de atmosfeer en 30 Watt door het aardoppervlak. 67 Watt wordt geabsorbeerd door de atmosfeer en 168 Watt door het aardoppervlak. Deze laatste twee zorgen voor de opwarming. 

De enige manier waarop de aarde deze warmte, energie kwijt raakt aan de ruimte is door op zijn beurt het uitzenden van elektromagnetische straling, in casu infraroodstraling.

Het opgevangen zonlicht wordt door de aarde omgezet in warmte, op de een of andere manier raakt de aarde deze warmte kwijt, anders zou de aarde blijven opwarmen.  De aarde is ook een "zwart lichaam" en straalt dan ook elektromagnetische straling uit. Op basis van de temperatuur van de aarde kan berekend worden dat deze straling in het infrarood ligt, met een maximum in de buurt van de tien micron. 

Een broeikasgas absorbeert een deel van  infrarood straling en straalt deze weer uit in alle richtingen.

Een broeikasgas is een gas aanwezig in de atmosfeer van de aarde dat een deel van het infrarode licht door de aarde uitgezonden, absorbeert.  In de atmosfeer absorbeert het broeikasgas, maar straalt het ook weer infrarode straling uit in alle richtingen. Hiervan zal uiteindelijk de helft weer op de bodem vallen, die daardoor opwarmt. 

Algemeen wordt aanvaard dat het broeikaseffect  de aarde circa 34 graden opwarmt ten opzichte van de atmosfeerloze situatie. 

De aarde/atmosfeer absorbeert 235 W/m2 aan zonlicht. Een "zwart lichaam"  dat 235 W/m2 aan elektromagnetische straling uitzendt (evenwichtssituatie)  heeft een temperatuur van -18 graden Celsius (wet van Wien).  De geobserveerde temperatuur is 15 graden, of er is sprake van een opwarmingseffect van 33- 34 graden. 

Sinds het begin van de industriële revolutie is er een duidelijke toename van het gehalte aan CO2 (een broeikasgas)  in de atmosfeer, afkomstig van verbranding van fossiele brandstoffen. Door de toename van het broeikasgas CO2 warmt de aarde, atmosfeer op.

Het CO2 gehalte in de atmosfeer wordt sinds 1956   gemeten op Mauna Lou op Hawaï.  U kunt de resultaten van de metingen bekijken op Wiki.

24-01-2019, 00:00 geschreven door Verzuurde Vlaming