Om å gjøre jordoverflaten varmere ved atmosfærisk 'tilbakestråling'

[Okular]

Først mer om varme, her fra læreboka 'Fundamentals of Thermodynamics' (2009) av Borgnakke & Sonntag:

"If a block of hot copper is placed in a beaker of cold water, we know from experience that the block of copper cools down and the water warms up until the copper and water reach the same temperature. What causes this decrease in the temperature of the copper and the increase in the temperature of the water? We say that it is the result of the transfer of energy from the copper block to the water. It is from such a transfer of energy that we arrive at a definition of heat.

Heat is defined as the form of energy that is transferred across the boundary of a system at a given temperature to another system (or the surroundings) at a lower temperature by virtue of the temperature difference between the two systems. That is, heat is transferred from the system at the higher temperature to the system at the lower temperature, and the heat transfer occurs solely because of the temperature difference between the two systems."

"Heat, like work, is a form of energy transfer to or from a system. Therefore, the units for heat, and for any other form of energy as well, are the same as the units for work, or at least are directly proportional to them. In the International System the unit for heat (energy) is the joule."

Med andre ord, varme er overføring av energi mellom to legemer som følge av temperaturforskjell. Denne overføringen går alltid spontant fra varmere til kaldere.

Man kan også se fra denne definisjonen at alt snakket om toveis energistrømmer er, om ikke direkte feil, så i hvert fall mest med på å forvirre, og faktisk egentlig ganske meningsløst. Det er Q (varmestrømmen) man måler og som kan måles, ikke de antatte individuelle energistrømmene; de må beregnes på grunnlag av Q og diverse sortlegemeformler. Og det er kun varmestrømmen som i realiteten bringer energi fra ett legeme til et annet og slik endrer hvert legemes innhold av termisk energi (temperatur).

[Okular]

Videre, jeg prøver på ny å vise realiteten (og den fysiske nødvendigheten) av det jeg sier, at et absorptivt skall rundt en varmet planet ikke er i stand til å varme opp planeten ytterligere fra det dennes varmekilde avstedkommer, men at det kun vil kutte/redusere den endelige varmefluksen ut til verdensrommet, fordi det selv varmes opp ved fluksen fra planeten.

Vi tar utgangspunkt i termodynamikkens 1. lov.

Den sier: Summen Q + W er alltid den samme for et isolert system. Altså: Q1+W1 = Q2+W2. (Q=varmefluks, W=arbeid)

Vi sidestiller så 'planet/skall/verdensrom'-modellen med en Carnot-syklus, hvor planeten er varmt reservoar (Th), skallet er varmekraftmaskinen og omgivelsene/verdensrommet er kaldt reservoar (Tc):


En prinsippskisse (flytskjema) av en varmekraftmaskin (Th>Tc). Den mekaniske energien som maskinen kan levere er W = Qh – Qc. Dette er den nøyaktige ekvivalenten til den nå kjente Q = Q' + Q'', hvor Q=Qh, Q''=Qc og Q'=W.


Den eneste forskjellen er at varmefluksen fra det varme reservoaret (planeten), Qh (Q), ikke gjør mekanisk arbeid på skallet, men varmer det opp. Energi 'nyttiggjøres' like fullt av termodynamiske prosesser i mellomleddet (maskinen/skallet) i begge tilfeller. Vi ser altså akkurat det samme i Carnot-syklusen som i planet/skall-modellen - varmekraftmaskinen/skallet kommer imellom det varme og det kalde reservoaret og 'tar' noe av energien som strømmer mellom dem til sin 'egen'. Slik blir fluksen som når det kalde reservoaret fra det varme (Qc, Q'') mindre med maskinen/skallet til stede. Og den blir mindre og mindre jo mer effektiv maskinen er eller jo mer absorptivt skallet er (altså jo større W (Q') blir). Men som en kan se og skjønne, maskinen/skallet vil aldri kunne endre på Qh (Q) og følgelig heller ikke på Th. Den kan bare påvirke Qc (Q'').

Det som er verdt å merke seg ved Carnot-syklusen, er at varmekraftmaskinen faktisk varmes opp av Qh, ikke opp til samme temperatur som det varme reservoarets (Th) (for en del av energien går til mekanisk arbeid (W)), men forbi temperaturen til det kalde (Tc).

Men ser vi det flyte varme tilbake til varmereservoaret slik at dette må bli enda varmere (fordi Qh ble mindre) ved oppvarmingen av maskinen? Nei. Selvsagt ikke. Maskinens varmetap går til det kalde reservoaret, det mister energi hit, fordi dette er kaldere enn maskinen. Maskinen får sin varme (energi) fra varmereservoaret.

Akkurat som skallet. Varmetapet går fra utsiden til verdensrommet (Q''), varmetilførselen (Q) kommer innenfra, fra planeten. Og derimellom skjer oppvarmingen (definert ved Q', tilsvarende W for maskinen). Derfor er varmetapet (Q'', Qc) mindre enn varmetilførselen (Q, Qh) for skallet.

Jo varmere skallet blir, jo mindre blir Q' og jo større blir Q''. Q forblir den samme, og det samme gjør Th.

   - - -


Se bl.a. på denne, for dette prinsippet i praksis:
Multi-layer insulation

Merk spesielt følgende passasje:

"The principle behind MLI is radiation balance. To see why it works, start with a concrete example - imagine a square meter of a surface in outer space, at 300K, with an emissivity of 1, facing away from the sun or other heat sources. From the Stefan-Boltzmann law, this surface will radiate 460 watts. Now imagine we place a thin (but opaque) layer 1 cm away from the plate, thermally insulated from it, and also with an emissivity of 1. This new layer will cool until it is radiating 230 watts from each side, at which point everything is in balance. The new layer receives 460 watts from the original plate. 230 watts is radiated back to the original plate, and 230 watts to space. The original surface still radiates 460 watts, but gets 230 back from the new layers, for a net loss of 230 watts. So overall, the radiation losses have been reduced by half by adding the additional layer. More layers can be added to reduce the loss further."

Vi kan også se prinsippet illustreres i disse tre termodynamikk-oppgavene:

#1

"Consider a black sphere of radius R at temperature T which radiates to distant black surroundings at T = 0 K.

a) Surround the sphere with a nearby heat shield in the form of a black shell whose temperature is determined by radiative equilibrium. What is the temperature of the shell and what is the effect of the shell on the total power radiated to the surroundings?

b) How is the total power radiated affected by additional heat shields?"

#2

(#1 og #2 er fra samme bok, hhv. Problem 1023 og 1026.)

#3
Oppgave 27.:

"A sphere of radius R is maintained at a surface temperature T by an internal heat source (Figure 3). The sphere is surrounded by a thin concentric shell of radius 2R. Both objects absorb and emit as blackbodies. Show that the temperature of the shell is T/(8^1/4) = 0.595 T. (Hint: Both the inner and outer surfaces of the shell emit as blackbodies.)"

Det eneste som vil skje med skallet på plass er at den endelige fluksen til det kalde reservoaret reduseres. Fluksen fra det varme reduseres (eller økes) aldri, inntil dette resevoarets egen varmekilde øker eller minker i styrke, slik at temperaturen (Th) endres.

[Okular]

Det burde jo være ganske så åpenbart etter hvert at disse skallene halverer fluksen fra planeten ut til verdensrommet og that's it. Ikke ett ord om at de i tillegg skulle tvinge sin varmekildes (planetens) overflatetemperatur T videre opp ved sin 'tilbakestråling'. Det hadde jo ellers vært nærliggende å nevne og regne på, hadde det ikke?

Den store misforståelsen her er helt og holdent AGW'ernes. De er helt oppsatt på at Q'' (fluksen ut fra skallets ytterside til verdensrommet) ved dynamisk likevekt MÅ være like stor som Q (fluksen fra planet til verdensrom uten skall) eller så 'hoper' energi seg opp og planeten må bli varmere.

Nei! Det er hele greia. Legges denne tvangstanken først til side, vil alt stå fram så mye klarere.


Det er jo hele poenget med disse varmeskjoldene og radiative isolasjonslagene (de kalde, omsluttende legemene) - de reduserer varmetapet til omgivelsene. Uten å gjøre det varme legemet varmere. Hva hadde vært vitsen da? Det varme legemet hadde bare spontant blitt 18,9% varmere med samme input fra sin varmekilde og så hadde varmetapet endt opp som det samme som før. Lite økonomisk.

Nei, energien hoper seg ikke opp noe sted. Halvparten går til å varme og opprettholde temperaturen til skallet (18,9% kjøligere enn planeten dersom r ~ R), halvparten går ut som varmetap til verdensrommet. Planetens T settes og opprettholdes av dennes varmekilde, ikke noe PLUSS 'tilbakestrålingen' fra skallet.


Men hvorfor, kan man da spørre seg, isolerer man da f.eks. satellitter overhodet? Hva er poenget med å halvere varmetapet til omgivelsene hvis det ikke påvirker kjernetemperaturen? Hvis inputen til det varme (isolerte) legemet fra dettes varme-/strømkilde uansett holder temperaturen konstant, med eller uten isolasjon, hvorfor skal man så behøve å isolere det?

Jo, her kommer hele cluet. For som jeg har påpekt før, isolasjon reduserer avkjølingstakten til det isolerte legemet. Men så lenge legemet får konstant tilførsel av energi fra sin varmekilde og har vakuum mellom seg og eventuelle andre nærliggende, kaldere legemer, så vil det ikke avkjøles (i meningen fallende temperatur), det vil ikke være noen avkjølingstakt å redusere.

Men hva skjer når vi slår av energitilførselen? DA vil legemet begynne å kjøles ned til omgivelsene. Og da vil det avkjøles raskere jo større differanse det er i temperatur mellom det varme legemet og omgivelsene/omkringliggende legemer. Det er her reduksjonen av varmetap kommer inn. Romisolasjon av satellitter består av ikke bare ett lag atskilt med vakuum, men mange, jo flere slike lag, jo mindre blir varmetapet.

Jo sterkere reduksjon av avkjølingstakten, jo lengre perioder kan strømtilførselen til det varme legemet være av (jf. termostatisk oppvarming). Slik sparer man strøm og penger.

Det vil imidlertid ikke være det samme å ha strømmen slått på hele tida, bare med mindre effekt. Mindre effekt gir lavere temperatur. Når strømmen står på må den gi den effekt som skal til for å gi legemet den ønskede temperatur.


Isolasjonen lar oss med andre ord ikke bruke mindre effekt på strømtilførselen til det varme legemet når det først er på. Det funker ikke. Det lar oss kutte strømtilførselen i lengre og lengre perioder uten at temperaturen til det varme legemet faller for langt under ønsket middelverdi.

[Okular]

Angående påståtte eksperimenter som skal vise at 'tilbakestråling' hever temperaturen til varmekilden:

TheFordPrefect har jo virkelig ikke snøring. Han gjør sine eksperimenter og tolker dem naivt utfra en radiativ forståelse av verden. Greit nok, han får bare holde på. Men å tro at han 'beviser' noe som helst med dem er jo en vits.

13.04.13 12:02 skrev jeg følgende på vgd (senere også på denne tråden):

"Det er hele poenget. Bedre isolasjon (skallet) minsker varmetapet (Q', Q''). Det øker ikke temperaturen til varmekilden (planeten). Folk skjønner bare ikke denne helt avgjørende distinksjonen.

Her er imidlertid noe som kan forvirre folk til å tro at dette likevel vil skje. Isolasjon kan nemlig legge til rette for at det varme legemet kommer nærmere sin potensielle (teoretiske) temperatur. Dette er et viktig prinsipp i det virkelige liv, der konduksjon/konveksjon og fordampning opererer, og er grunnen til at folk f.eks. lar seg lure av eksperimenter med varmeoverføring mellom to legemer i et medium (som luft). For da måler man noe helt annet enn det man tenker at man gjør. Prinsippet er nemlig ikke viktig for det vi snakker om her, stråling, om hvorvidt atmosfærisk 'tilbakestråling' kan bidra til å gjøre jordoverflaten varmere eller ikke. For her snakker vi allerede om potensielle temperaturer (Stefan-Boltzmann, emisjonstemperatur).

Den potensielle temperaturen er rett og slett den temperaturen det varme legemets input (fra dettes varmekilde) potensielt kan få i stand, som f.eks. et sortlegeme med input 400 W/m². Dets potensielle temperatur er 290K. Den virkelige temperaturen kan tilnærmes, men ALDRI overstige denne potensielle temperaturen. MEN, Q' fra legemets overflate kan like fullt reduseres hele veien til 0. Det påvirker bare ikke den potensielle temperaturen til det varme legemet. Fordi den er satt av input'en fra varmekilden."

TFP finner at varmeelementet blir 1,4 grader varmere med en absorptiv (gråmalt) kobberplate framfor seg enn uten plate i det hele tatt. Fra 72,2 til 73,6 grader Celsius. Dette tilsvarer 345,4 - 346,8 K. Økningen i varmeelementets absolutte temperatur med kobberplata på plass er altså 0,4%. Dette kan sammenliknes med hva teorien rundt planet/skall-modellen TFP omtaler i starten hevder. Den postulerer en økning i varmekilde-/planettemperatur på 18,9%. Dette er faktisk et konstant forholdstall (se oppgaven nederst, forøvrig den samme jeg linket til i går). Den radiative amplifiseringshypotesen TFP baserer seg på og søker å verifisere krever at det varme legemet (planeten) må stabilisere seg på et dynamisk likevektsnivå som er 18,9% varmere enn utgangspunktet med det kalde legemet (skallet) på plass.

Vi skjønner at veien fra 0,4 til 18,9% er rimelig lang. Klart, TFP sitt eksperiment er ikke i nærheten av å replikere Willis Eschenbach sitt planet/skall-oppsett - mye varme lekker forbi kobberplata.

Han hevder like fullt å ha validert Eschenbach-modellen og den radiative amplifiseringshypotesen. Skjønn det den som kan.

For oss andre er det åpenbart hva som skjer: Den konvektive varmestrømmen vekk fra varmeelementet med kobberplata på plass hindres, og dette forårsaker den lille (0,4%) oppvarmingen, ikke 'tilbakestråling' fra plata til elementet.


Eksperimentet er faktisk et ganske godt stykke på vei til å falsifisere hele ideen om den radiative amplifiseringen: Varmeelementet gikk fra 72,2 til 73,6 grader med plata framfor. Teorien skulle tilsi en ideell økning fra 72,2 til 137,5 grader (!!). Så tar man høyde for at replikasjonen var langt fra perfekt, men det får være måte på - eksperimentet gikk til ny steady state, og forskjellen var 0,4%, ikke de ideelle 18,9%.

Konklusjonen blir jo da egentlig åpenbar: Det er ingen tilbakestrålingseffekt vi ser, men en perturbasjon av det konvektive miljøet inne i boksen - strømmen av varmluft fra varmeelementet til motsatt side av boksen nektes fri vei. Helt klassisk. Denne forstyrrelsen er nok til å heve varmeelementets temperatur litegrann.


Så til følgende fine punkt i TFPs eksperiment (ref. til linken over): Hvorfor blir varmeelementet 0,6 grader varmere med den malte/absorptive kobberplata hengende foran seg enn med den mer IR-transparente plastikkplata?

Her bør man jo tenke seg om.

Hvilken av de to platene blir varmest? Den som absorberer mye av varmestrålingen fra varmeelementet selvsagt, kobberplata. Plastplata slipper mesteparten av IR'en gjennom og vil følgelig varmes opp vesentlig mindre.

Hva skjer så med konveksjonen vekk fra ei flate når temperaturgradienten fra den til omgivelsene øker? Hvilken av de to platene skaper henholdsvis minst og størst temperaturgradient fra varmeelementet?


Temperaturgradient varmeelement -> plate framfor:

   # 'Perfekt' reflektiv plate (speil) - ingen temperaturgradient
   # Absorberende (opak) plate - mellomstor temperaturgradient
   # Transparent plate (glass) - stor temperaturgradient

Jo større temperaturgradient mellom flatene, jo mer fremmes den konvektive varmetransporten og jo lengre fra sin potensielle/teoretiske temperatur ender varmeelementet.

[Okular]

I et medium som luft er konveksjon helt og holdent bestemmende for hva som skjer med temperaturfordelingen. Så enkelt er det.

Les denne.

Utvilsomt interessant lesning. Den viser forsøk på IR-absorberende gasser som isolerende element i dobbeltvinduer. Resultatene som kommer fram er svært megetsigende og relevante. Blant annet viser de at konveksjon lett nuller ut oppvarming fra absorpsjon av IR.

Dette sitatet er dessuten fascinerende:

"Low-emittance coatings are much more effective at reducing infrared radiation heat transfer than IR absorbing gasses. Gasses for gas-filling should be chosen for their low conductivity and high kinematic viscosity in order to effectively reduce conductive/convective heat transfer. The effective use of infrared absorbing gasses is thus limited to horizontal windows heated from above, or to thin gaps where low-emittance coatings cannot be used."

Særlig supplert med dette:

"(...) even though the gas absorption/emission dampens the natural convection, the absorbing gasses being used as gas-fills have lower kinematic viscosities than air and some of the other low-conductivity gasses (argon, krypton) being used in windows (fig. 6). And, from Glaser's results for vertical windows it can be seen that the convective transfer becomes significant at around 9 mm for SF₆, while there is practically no convective transfer through an air-filled window at gapwidths up to 20 mm under these conditions. In fact, air outperforms SF₆ at gapwidths greater than 9 mm in a vertical window and the benefits from infrared absorption by SF₆ have been negated by the magnitude of the convection."

SF₆ er en mye sterkere absorbant enn CO₂. Her er hva man sier om CO₂ sine prestasjoner mellom glassrutene:

"Fig. 3 shows that the effect of the infrared radiation properties of CO₂ is unnoticable (...)"

Såkalte drivhusgasser er altså med på å fremme konveksjon. En atmosfære inneholdende slike gasser er med andre ord mer stimulerende for konvektivt varmetap for overflaten enn en atmosfære uten, fordi de besitter lav kinematisk viskositet (slå det opp).

Interessant, ikke sant? Dette hører vi ikke så mye om nå til dags.

Ah, er det ikke deilig med objektiv, eksperimentbasert vitenskap? (Merk årstallet.)

[Okular]

Det er til sist viktig å påpeke at det er den radiative drivhuseffekt-hypotesens (og følgelig AGW-hypotesens) grunnpremiss jeg (og vi) kritiserer, ikke de generelle prinsippene om radiativ varmeoverføring. Ikke fysikken og matematikken utført i etterkant, basert på dette grunnpremisset. Ja, man er veldig opptatt av å vise til hvor gammel og sikker og vidt anvendt disse fysiske sammenhengene er og det samme med matematikken bak. Og det er helt fint. Ingen sier heller noe på det. Det er og blir en enorm stråmann å hevde at det er dette fysisk/matematiske grunnlaget vi kritiserer.

Vi kritiserer grunnpremisset de videre fysisk/matematiske beregningene springer ut fra.


Og hva er så grunnpremisset?

Pierrehumbert skriver i denne artikkelen:

"This article focuses on thermal IR radiative transfer in planetary atmospheres and its consequences for planetary temperature."

'Thermal IR radiative transfer' har ingen konsekvens for den planetære temperaturen (dvs. for overflaten, som er atmosfærens primære varmekilde). Den er en følge av den planetære temperaturen. Termisk stråling (og overføringen av den) er et resultat, en funksjon av temperatur, ikke en årsak til den. Når temperaturen øker, øker simpelthen utstrålingen. Og motsatt. Overflaten varmes, deretter troposfæren, deretter øker OLR ved TOA (avkjølingsmekanismene). Dette er hva som observeres i jordsystemet. Og dette er hva termodynamikken sier vil skje. Den sier imidlertid ikke et knyst om at varmekilden (som overflaten for troposfæren) må bli varmere ved å bestråle og varme opp et omkringliggende absorptivt skall.

Det er dette grunnpremisset, at atmosfæren etter å ha blitt varmet opp av overflaten så bestråler den tilbake for å gjøre den enda varmere, som er under enhver kritikk. Dette premisset har rett og slett ingen rot i kjent fysikk/termodynamikk.

[seoto]

Alle kommentarer til denne tråden er nå lagt inn i en ny tråd:

Kommentarer til "Om å gjøre jordoverflaten varmere"

Vi ber alle respektere dette ønsket, og komme med kommentarer i den nye tråden.

[Okular]

Jeg legger her ut et par kommentarer jeg la inn på den siste rallende GHE-tråden på WUWT i dag.

Den første påpeker hvor absurd antakelsen om at varmetapet fra yttersiden av skallet må matche input'en fra planetens varmekilde ved dynamisk likevekt. Antakelsen er ene og alene bygd på ideen om at planeten og skallet utgjør ett termodynamisk system. Heri ligger faktisk opprinnelsen til hele den forvirringen som har fått blomstre til å bli det forkvaklede dogmet vi ser i dag.

Den andre etterspør lærebokeksempler på omtale og gjennomgang av (og helst eksperimentelt prov på) denne oppvarmende tilbakestrålingseffekten man sier er så selvfølgelig. Men de finnes jo ikke ...!

   - - -

"Repeating the definition of 'heat' from Borgnakke & Sonntag ('Fundamentals of Thermodynamics' 2009) provided earlier on this thread:

"Heat is defined as the form of energy that is transferred across the boundary of a system at a given temperature to another system (or the surroundings) at a lower temperature by virtue of the temperature difference between the two systems. That is, heat is transferred from the system at the higher temperature to the system at the lower temperature, and the heat transfer occurs solely because of the temperature difference between the two systems. (...) Heat, like work, is a form of energy transfer to or from a system."

Interesting, don't you think? HEAT can only be transferred across the boundary of a system. It is never contained WITHIN a system.

So why are you so bent on treating the sphere and the shell as ONE thermodynamic system? When they very obviously are not. If there is a heat transfer occurring between the sphere and the shell, then by thermodynamic definition, the two constitute separate systems.

The first law of thermodynamics only applies to single (isolated) systems. So why on earth are you still insisting on the clearly flawed assumption (and frankly, flawed on an embarrassingly basic level) that one system (the shell) MUST lose as much heat to space as a different system (the sphere) gains from its heat source in order for there to be radiative balance?

No such precondition exists!

http://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamic_system

Of a system and its surroundings:

"The system is the part of the universe being studied, while the surroundings is the remainder of the universe that lies outside the boundaries of the system. It is also known as the environment, and the reservoir. Depending on the type of system, it may interact with the system by exchanging mass, energy (including heat and work), momentum, electric charge, or other conserved properties. The environment is ignored in analysis of the system, except in regards to these interactions."

So, for the surface of the sphere, our first system, the surroundings (its reservoirs) are made up of everything that's outside or beneath it, in other words: Everything that's NOT the surface of the sphere.

It's hot reservoir lies beneath (within). It is the internal heat source, its provider of heat, supplying the surface with a constant flux of 400 W/m².

It's cold reservoir lies outside of it. It is made up of 1) the vacuum between it and the shell, 2) the shell, and 3) space outside the shell.

The surface of the sphere sheds a constant (outgoing) flux of 400 W/m² into the vacuum between it and the shell, to balance the incoming flux from the hot reservoir (Qh). This flux is J or Q (Qc).

The surface of the sphere however also gets a flux in return from its surroundings, the inward J1 from the shell. So the final expression for the heat balance between the sphere surface system and its reservoirs (surroundings) is:

J –>  ||  J –>  <– J1  ||  J1 –>  or  Qh(sphere) = Qc(sphere) = Q' + Q" = J = (J – J1) + J1 = (400 – 200) + 200 = 400 W/m²

There is no requirement anywhere for Q" to equal Qc(sphere) at steady state. Q" is merely part of Qc(sphere). Q" is Qc for the shell, not for the sphere.

So, what about the shell, our second system? Its surroundings are made up of ... everything outside and inside of it, everything that's not the shell.

The shell's hot reservoir is the surface of the central sphere (ultimately, the sphere's internal heat source).

The flux received from the sphere by the shell is 400 W/m². However, at steady state, the shell radiates back 200 W/m², so the net transfer of energy (the 'heat' transfer) to the shell from the sphere is (400-200=) 200 W/m². This is the equilibrated heat gain flux of the shell.

The cold reservoir of the shell is space outside of it. It receives a flux from the outer surface of the shell of 200 W/m², balancing exactly the incoming heat flux to the inner surface. The heat balance expression for the shell becomes:

(J – J1 =) J1 –>  ||  J1 –>  or  Qh(shell) = Qc(shell) = Q' = Q" = J1 = (400 – 200) = 200 W/m²"


   - - -


"Can anyone here provide me with a single physics textbook example (or better yet, an actual account of a controlled experiment conducted in a vacuum chamber) where it is shown, or even remotely discussed, that supplied with a constant energy input, the central sphere will heat up beyond the original input energy temperature with the shell in place around it? A single one where this is even considered a topic. Shouldn't this phenomenon after all be a highly interesting subject to delve into, especially seen from an engineer's point of view, giving us a tool to create incredibly high temperatures from a small original input simply by applying layers/shells of radiative insulation like that around the source. If this phenomenon is so natural and real and important, why won't any physics or engineering textbooks let their students learn anything about it? Why are all such examples (and by that, I mean ALL) only concerned with the equilibrated temperature of the shell and the reduction of heat loss to space? Why is this adding back of energy to create even higher source temperatures only a topic in the realm of the radiative GHE?

"How many perfectly absorptive shells, separated by vacuums, must we put around a sphere (or a satellite) in space with a constant input of say 400 W/m² for it to reach a steady state surface temperature of say 10,000 Kelvin? And how many fewer such shells do we need if their reflectivity is say 0,9?"

Why can't we find any such questions or problems being posed in any physics or engineering textbooks ...?"

[Okular]

Et litt annerledes blikk på hvordan atmosfæren kan gjøre jordoverflaten varmere?

Jordas overflate kan egentlig sammenliknes ganske direkte med Carnots varmemaskin. Den får tilført energi via varmeoverføring (fra sola) og kvitter seg med energi dels ved å utføre et arbeid på omgivelsene (atmosfæren), dels via varmeoverføring til omgivelsene (atmosfæren/verdensrommet).



Varmeoverføringen INN og UT foregår begge ved stråling. Arbeidet overflaten gjør på atmosfæren er konvektivt. Den oppvarmede jordoverflaten må flytte på den massive atmosfæren som ligger over den for å kunne kvitte seg fort nok med energien som kommer inn fra sola.

For å illustrere kan vi benytte termodynamikkens 1. hovedsetning som for et lukket system sier:

ΔU = Q - W

  ΔU: endring i systemets (overflatens) interne energi
  Q: (strålings)varme tilført til minus avgitt fra systemet
  W: (konvektivt) arbeid utført av systemet på omgivelsene

U kan slik ifølge T1 øke på to måter: Q blir større eller W blir mindre.

Vi kan først, for argumentets skyld, ta for gitt at strålingsvarmen inn fra sola forblir uendret. Strålingsvarmen ut fra overflaten er dessuten en avhengig variabel. Dersom solas innstråling ikke endres og heller ikke overflatens temperatur, så forblir denne også uendret. Økt utstråling fra jordoverflaten (og jordsystemet som helhet) er følgelig et resultat av allerede økt U og altså hevet temperatur. Dette stemmer godt overens med prinsippet bak Carnots varmemaskin – jo mer mekanisk arbeid maskinen kan utføre på en gitt tilførsel av energi/varme, jo mindre varm blir den; jo mindre effektiv den er, jo mer av innkommende energi går med til temperaturheving (økning av U) og følgelig varmeavgivning til omgivelsene.

Så Q i formelen over kan settes til 0. Den endres ikke. Hvordan kan så U økes? Ved å minske W. Hvordan gjør man arbeidet jordoverflaten kan utføre på atmosfæren mindre? Man gjør det vanskeligere for overflaten å flytte lufta over den opp og vekk over et gitt tidsrom med uendret Q.

Hvordan gjør man så det?

Man øker atmosfærens vekt på jordoverflaten. Kraften fra oven som må overvinnes.

Enkelt og greit.

[Telehiv]

Hvordan kan man enklest mulig formulere forskjellen på dette versus IPCCs tilbakestrålingspåstander?

[Okular]

Enkelt og greit.

Hmm, ja, så enkelt og greit var det da tydeligvis ikke.

Man må idealisere denne 'modellen' enda mer. Man må anse atmosfæren som et rent konduktivt isolasjonslag rundt jorda, hvor konduksjonen (ledningen) foregår via konveksjon. Varmen absorbert i/under jordoverflaten må transporteres gjennom atmosfæren (i realiteten troposfæren) ved konveksjon, inntil den fra toppen av atmosfæren, tropopausen, over konveksjonstoppen, avgis til verdensrommet via stråling.

Så det er varmestrålingen ut ved ToA som forholder seg til og følger jordoverflatens og hele jordsystemets temperatur.

Dette relaterer jo direkte til 'OLR ved ToA'-tematikken.

Når konveksjonen fra overflaten svekkes med samme innstråling pga. økt atmosfærisk tyngde, så minskes transporthastigheten av energi ut fra både jordoverflaten (ved konveksjon) OG fra jordsystemet som helhet som følge (ved stråling). Jo mindre energi som fraktes konvektivt opp til ToA per tidsenhet, jo mindre energi er også til enhver tid tilgjengelig for utstråling til verdensrommet.

[Okular]

Hvordan kan man enklest mulig formulere forskjellen på dette versus IPCCs tilbakestrålingspåstander?

Ja, si det du. Jeg har prøvd en stund og en del ganger på vgd (samt andre steder, også i engelskspråklige fora), egentlig mest for min egen del, for å få tanker og ideer på plass, med kråkekoret konstant hylende rundt omkring selvsagt.

Det virker som om det sitter svært langt inne selv blant 'skeptikere' å forkaste den radiative drivhusmodellen til fordel for en 'drivhusmodell' hvor atmosfæren faktisk forårsaker ekstra oppvarming av overflaten, ja, men hvor CO2 (eller jordas varmestråling som sådan) ikke har noe som helst med det å gjøre og hvor følgelig ikke vi (menneskeheten) kan holdes ansvarlig for å gjøre den 'sterkere' på noe vis.

[Jostemikk]

Jeg har en kamerat som jobber med termodynamikk til daglig, og første gang jeg snakket med ham om klimasaken var det to ting han gjorde poenger av. Termodynamikkens lover, og Carnots varmemaskin.

Man øker atmosfærens vekt på jordoverflaten. Kraften fra oven som må overvinnes.

Og hvordan gjør man det, og har det skjedd annet enn i lange tidsperspektiv? I så fall, skjer det regionalt?

Dette med W, det konvektive arbeidet som påvirker omgivelsene, kan det ha forskjellig påvirkning hvor i systemet dette arbeidet utføres?

Her er et artig bilde av varmepumpa, som også forteller noe om når arbeidet utføres. En forsinket reaksjon på energi tilført partielt. Kan også fortelle om når neste energifordeling vil skje.

[Jostemikk]

Kan jo legge til at det Okular forteller oss om i denne tråden, er stoff som fikk Joseph Postma til å på meget skuffende vis glemme sin egen hjerne dannelse i et annet rom før han satt seg foran PC-en igjen. Dette var en stor skuffelse for meg, og da jeg ofte leser Okulars betraktninger om atmosfæreeffekten om og om igjen for å forsøke forstå mest mulig, er det også litt vanskelig å forstå hvorfor Postma reagerte som han gjorde. Jeg sliter med å finne noe håndgripelig i hans argumentasjon, annet enn at han virker være vaksinert mot å debattere noe som helst som blir kalt drivhuseffekt, eller "drivhuseffekt". Når gode, vitenskapelig velfunderte argumenter blir beskyldt for å være sofisteri, kan en i hvertfall lure på hva som er årsaken. Kanskje klimadebatten har den virkningen på de fleste av oss? At vi ender opp i forsvarsposisjon, sittende og gående på tegnestifter hele tiden?

[Okular]

Man øker atmosfærens vekt på jordoverflaten. Kraften fra oven som må overvinnes.

Og hvordan gjør man det, og har det skjedd annet enn i lange tidsperspektiv? I så fall, skjer det regionalt?

Nei, det var ikke min mening å si at det er slik jorda blir varmere og kaldere. Sånn vi har det i dag, med den atmosfæren vi tross alt har, gjør den ingen forskjell. Enten må da atmosfærens totale masse øke signifikant eller så må planetens gravitasjonskraft øke. Ingen av disse vil nok endre seg nevneverdig i overskuelig framtid.

Jeg nevner det jeg nevner bare for å vise hva for slags effekt en atmosfære faktisk har i utgangspunktet på en planets globale overflatetemperatur. En tung atmosfære fordrer (tvinger fram) en høyere gjennomsnittlig overflatetemperatur enn en lett. Fordi det kreves mer opplagret energi (høyere kinetisk nivå) ved overflaten for å kunne opprettholde den samme 'arbeidshastigheten' på luftmassene.