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二氧化碳究竟如何引起全球变暖？
Release Time：2021-04-09二氧化碳如何捕获热量？
二氧化碳和其他温室气体的作用就像毯子或帽子一样，将地球原本可能散发到太空中的一些热量捕获起来。但是某些分子如何精确地捕获热量呢？那里的答案需要深入物理和化学领域。
当太阳光到达地球时，表面会吸收部分光能，并以红外线的形式将其重新辐射，我们将其视为热量（在温暖的晴天将您的手握在一块黑暗的岩石上，您会自己感觉到这种现象）。这些红外波向上传播到大气中，如果不受阻碍，它们会逃回到太空中。氧气和氮气不会干扰大气中的红外线，这是因为分子对与其相互作用的波长范围很挑剔。例如，氧气和氮气吸收的能量具有紧密堆积的大约200纳米或更小的波长，而红外能量则在700至1,000,000纳米的更宽和更长的波长下传播。这些范围不会重叠，因此对于氧气和氮气，好像根本就不存在红外线。它们让波浪（和热量）自由地穿过大气层。与二氧化碳和其他温室气体不同。例如，二氧化碳吸收2000到15,000纳米之间各种波长的能量，该波长范围与红外能量重叠。当二氧化碳吸收红外线能量时，它会振动并向各个方向重新发出红外线能量。大约一半的能量散发到太空中，大约一半的热量以热量的形式返回地球，从而产生了“温室效应”。有些分子吸收红外波而有些则不“取决于它们的几何形状和组成”的原因。他解释说，氧和氮分子很简单-它们每个都仅由同一元素的两个原子组成-从而缩小了它们的运动以及可以与之相互作用的各种波长。但是，诸如CO2和甲烷之类的温室气体是由三个或更多个原子组成的，这使它们具有更多种伸展，弯曲和扭曲的方式。这意味着它们可以吸收更宽的波长范围，包括红外线。
如何才能自己看到二氧化碳吸收热量？
作为可以在家中或教室进行的实验，建议向一个汽水瓶中充入CO2（可能是来自苏打水机），并向第二个汽水瓶中充入环境空气。如果将它们都暴露在加热灯下，二氧化碳瓶将比仅用环境空气加热的温度高得多。建议使用非接触式红外测温仪检查瓶子温度。您还需要确保每个瓶子使用相同样式的瓶子，并且两个瓶子都从灯接收相同量的光。
在逻辑上更具挑战性的实验包括将红外热像仪和一支蜡烛放在密闭管的相对两端。当灯管充满环境空气时，相机会清楚地吸收蜡烛中的红外热。但是，一旦在管子中充满二氧化碳，火焰的红外图像就会消失，因为管子中的CO2会吸收和散发来自蜡烛各个方向的热量，从而使蜡烛的图像模糊不清。
为什么二氧化碳让热量进入而不是让热量排出？
能量以可见光的形式进入我们的大气，而试图以红外能量的形式离开。换句话说，从太阳进入我们星球的能量以一种货币到达，而以另一种货币离开。CO2分子实际上并不与日光的波长发生相互作用。只有在地球吸收阳光并以红外波的形式重新释放能量之后，CO2和其他温室气体才能吸收能量。
如果大气中的水比二氧化碳多，我们怎么知道气候变化不应该归咎于水蒸汽？
水确实是一种温室气体。它吸收并重新发射红外线，从而使地球变暖。但是，大气中水蒸气的数量是变暖的结果，而不是驱动力，因为更温暖的空气中会容纳更多的水。我们知道这是季节性的，冬天，当地气候较冷，冬天比较干燥，夏天较热，夏天比较潮湿。随着二氧化碳和其他温室气体加热地球，更多的水蒸发到大气中，这又进一步提高了温度。但是，假想的反派将无法通过试图向大气中注入更多的水蒸气来加剧气候变化。一切都会下雨，因为温度决定了大气中实际上可以容纳多少水分。同样，试图从大气中除去水蒸气也没有任何意义，因为从植物和水体中受温度驱动的自然蒸发会立即代替它。为了减少大气中的水蒸气，我们必须通过减少其他温室气体来降低全球温度。
