Clyde Burnett
Olanda

climatice

Întrebare: Știm cu toții despre ciclul de evaporare-precipitare a apei lichide, dar despre modul în care este implicată energia?

Răspuns: Cel mai bine este să faceți mai întâi experimentul prezentat în textul școlii medii, „Știință și tehnologie: modele de schimbare”, editat de fiica mea în calitate de director de proiect la Biology Sciences Curriculum Study din Colorado Springs.

Începeți cu 4 cuburi de gheață într-o cratiță pe o sursă constantă de căldură. Monitorizați timpul scurs pentru ca gheața să se topească, apa să se încălzească de la îngheț la fierbere și timpul pentru ca toată apa să se evapore. Timpul scurs pentru fiecare proces este o măsură a energiei absorbite. Se amestecă apa continuu și se efectuează o măsurare continuă a temperaturii. Timpul de topire va fi aproape la fel de mare ca timpul necesar încălzirii de la îngheț la fierbere, iar timpul de evaporare va fi de peste 5 ori timpul de încălzire. Temperatura va rămâne constantă la 0oC pentru topire și va rămâne constantă la 100oC (la nivelul mării) pentru evaporare și va crește treptat în timpul încălzirii de la 0 la 100.

Experimentul nu este de așteptat să fie deosebit de precis din cauza transferului de energie către și din împrejurimi, dar va fi un bun indiciu al comportamentului energetic. Valorile exacte sunt 100 de calorii pe gram (prin definiție de calorii) pentru a încălzi schimbarea de 100 de grade Celsius, 79 de calorii pe gram la temperatură constantă pentru topire și 539 de calorii pe gram la temperatură constantă pentru evaporare.

Cu încălzirea globală, vedem că 90% din energia prinsă de efectul de seră este absorbită de oceane pe 70% din suprafața pământului și fiecare moleculă de apă care scapă din lichid în atmosferă, pe măsură ce vaporii transportă cu el acea căldură latentă mare de evaporare. Un om de știință pentru rachete nu trebuie să înțeleagă că această energie va fi eliberată la condensare ca ploaie sau zăpadă.

Radiațiile solare absorbite pe sol încălzesc aerul de la suprafață; că aerul se extinde și este ridicat în sus din cauza gravitației reduse. Pe măsură ce pachetul de aer se deplasează în sus în presiune redusă, acesta se răcește și, în cele din urmă, avem condens în picături de nor. Căldura latentă degajată încălzește acest colet și crește flotabilitatea acestuia. Dacă avem și aer rece transportat în cotele superioare, acest proces de condensare și eliberare de energie este încurajat și continuă atâta timp cât sursa de vapori de apă este transportată din Golful Mexic. Această circulație atmosferică poate duce, de asemenea, la forfecarea vântului cu elevație. Deci, încălzirea globală are ca rezultat supercelulele suplimentare care pot produce tornade precum cele 29 observate pe 6 martie 2017.

Întrebare: Dar de ce se încălzește oceanul?

Răspuns: Vaporii de apă sunt un jucător major în efectul de seră. Moleculele de vapori de apă au structura mecanică și electrică unică care absoarbe fotonii infraroșii radiați în sus de la suprafața Pământului. (Moleculele de azot și oxigen au structuri mecanice similare, dar structura lor electrică nu permite absorbția în infraroșu.) Această energie poate fi reradiată; energia descendentă încălzește Pământul, energia ascendentă este absorbită în următorul strat superior de vapori de apă. Densitatea aerului comprimabil scade odată cu altitudinea, astfel încât la aproximativ 20.000 ft., La o temperatură de –18oC, o parte din radiația ascendentă scapă în spațiu. Aceasta este suprafața efectivă a radiației planetei noastre. Acest strat de vapori de apă din troposfera inferioară este pătura care provoacă efectul de seră. Acest strat devine mai gros datorită controlului crescut al CO2 al evaporării oceanelor. Acum suprafața efectivă a radiației se deplasează în atmosfera rece rece, unde există mai puține radiații infraroșii în spațiu. Avem un dezechilibru energetic din ce în ce mai mare, care face oceanele mai calde.