Az üvegházhatás

A Napból a Földre érkező energia nehezen talál vissza az űrbe. Az üvegházhatás miatt ennek az energiának egy része a légkörben reked, elnyelődik, és az üvegházhatású gázok által kibocsátott energiává válik.

Az üvegházhatás nélkül a Föld hőmérséklete fagypont alatt lenne. Ez részben természetes folyamat. A Föld üvegházhatása azonban egyre erősebb, ahogyan üvegházhatású gázokat juttatunk a légkörbe. Ez felmelegíti bolygónk éghajlatát.

Hogyan működik az üvegházhatás?

A Föld felszínén elnyelt napenergia hő formájában visszasugárzik a légkörbe. Ahogy a hő utat tör magának a légkörön keresztül az űrbe, az üvegházhatású gázok nagy részét elnyelik. Miért nyelik el az üvegházhatású gázok a hőt? Az üvegházhatású gázok összetettebbek, mint a légkörben lévő más gázmolekulák, és olyan szerkezetűek, hogy képesek elnyelni a hőt. A hőt visszasugározzák a Föld felszínére, egy másik üvegházhatású gázmolekulához vagy az űrbe.

Az üvegházhatású gázoknak több típusa létezik. A legfontosabbak a szén-dioxid, a vízgőz, a metán és a dinitrogén-oxid. Ezek a gázmolekulák mind három vagy több atomból állnak. Az atomokat elég lazán tartják össze ahhoz, hogy rezegjenek, amikor hőt vesznek fel. Végül a rezgő molekulák kibocsátják a sugárzást, amelyet valószínűleg egy másik üvegházhatású gázmolekula fog elnyelni. Ez a folyamat a hőt a Föld felszíne közelében tartja. A légkörben lévő gázok nagy része nitrogén és oxigén, amelyek nem képesek hőt elnyelni és hozzájárulni az üvegházhatáshoz.

Pár gyakori üvegházhatású gáz

• Szén-dioxid: Az egy szénatomból és két oxigénatomból álló szén-dioxid molekulák a légkör kis hányadát teszik ki, de nagy hatással vannak az éghajlatra. A 19. század közepén, az ipari forradalom kezdetén körülbelül 270 ppmv (millió térfogatrész) szén-dioxid volt a légkörben. A mennyiség növekszik, mivel a fosszilis tüzelőanyagok elégetésével szén-dioxid kerül a légkörbe. Jelenleg körülbelül 400 ppmv (ppmv – parts per million volume) van.

• Metán: A metán egy erős üvegházhatású gáz, amely sokkal több hőt képes elnyelni, mint a szén-dioxid, egy szén- és négy hidrogénatomból áll. Nagyon kis mennyiségben található meg a légkörben, de képes nagy hatást gyakorolni a felmelegedésre. A metángázt üzemanyagként is használják. Elégetésekor szén-dioxid üvegházhatású gázt bocsát a légkörbe.

Fentebb: (Balra) A Nap által felmelegített Föld felszíne hőt sugároz a légkörbe. A hő egy részét az üvegházhatású gázok, például a szén-dioxid elnyelik, majd a világűrbe sugározzák (A). A hő egy része közvetlenül az űrbe jut (B). A hő egy részét az üvegházhatású gázok elnyelik, majd visszasugározzák a Föld felszíne felé (C). (Jobbra) Ha még ebben az évszázadban több szén-dioxid lesz a légkörben, több hőt fognak megállítani az üvegházhatású gázok, ami felmelegíti a bolygót. (Kép: Lisa Gardiner/UCAR)

Több üvegházhatású gáz = melegebb Föld

Noha a Föld légkörében lévő gázoknak csak egy kis része üvegházhatású gáz, mégis óriási hatással vannak az éghajlatra. Valamikor ebben az évszázadban az üvegházhatású gáz szén-dioxid mennyisége a légkörben várhatóan megduplázódik. Más üvegházhatású gázok, mint a metán és a dinitrogén-oxid szintén növekednek. Az üvegházhatású gázok mennyisége növekszik, mivel a fosszilis tüzelőanyagok elégetése során a gázok és más légszennyező anyagok kerülnek a légkörbe. Az üvegházhatású gázok más forrásokból is bekerülnek a légkörbe. A haszonállatok például metángázt bocsátanak ki, amikor megemésztik az élelmet. Mivel a cementet mészkőből készítik, szén-dioxid szabadul fel.

Mivel több üvegházhatású gáz van a levegőben, a légkörből kifelé tartó hőáramlás nagyobb valószínűséggel áll meg. A hozzáadott üvegházhatású gázok elnyelik a hőt. Ezt a hőt aztán kisugározzák. A hő egy része a Földtől távolodik, egy részét egy másik üvegházhatású gázmolekula elnyeli, egy része pedig ismét a bolygó felszínén köt ki. Ha több üvegházhatású gáz van, a hő megmarad, és melegíti a bolygót.