En forenklet versjon av CO2-molekylets krumspring og arbeidsoppgave

[Jostemikk]

Hvis man bare forsøker, kan alle klare se for seg hva som skjer i naturen. Skap indre bilder av fysiske hendelser. Blås i kompliserte greske tegn og like kompliserte ligninger bygget opp om disse tegnene. For flertallet blir det vanskelig å forstå hva som skjer i termodynamikkens verden når matematikerne og fysikerne snakker om lambda, når det de egentlig snakker om er bølgelengde. Forsøk å forenkle alt til folkelig/billedlig språk. Det er ikke dagens "ekspertise" jeg henvender meg til i dette innlegget. Det ville være meningsløst. Det er jo de som har skapt hele elendigheten. Kloke hoder har forlengst fastslått at de dårligste personene til å løse et problem er de som har skapt det. Det er folk flest som må øke sin forståelse av hva som skjer, for deretter å forsøke ta virkeligheten tilbake fra de som har produsert sitt fata morgana som en beskrivelse av den.

Einstein sa at hvis man ikke er i stand til å forklare fysikk på en slik måte at et barn enkelt kan forstå den/se den for seg, forstår man den heller ikke selv.

Så gjenstår å se om jeg har forstått noe som helst. Skal denne tråden ha noen hensikt, er jeg avhengig av korrigering av egne misforståelser. Forklar hva som er feil, hvorfor det er feil, og beskriv den korrekte versjonen. Kom med forslag til forbedringer, det være seg rene skrivefeil, dårlig oppbygde setninger, eller overflødig informasjon/mangelfull informasjon. Husk at meningen er at det skal bli så enkelt forklart som mulig.

Noe av det jeg presenterer er skrevet om på mye bedre måte tidligere, men kanskje litt komplisert? Amateur2 var den som først kom med stoff relevant til denne tråden. Andre deler er beskrevet av mange, i enda flere innlegg/tråder.

Dette innlegget vil bli slettet når "alle" er enige om den endelige utgaven av hovedinnlegget som kommer under dette.

[Jostemikk]

Dette er et forsøk på en forenklet forklaring på hva som foregår når det gjelder én av mekanismene for energiutveksling mellom CO2-molekylene, den rent mekaniske ved direkte kontakt molekylene imellom, eller gjennom CO2-molekylets evne til å motta og lagre energi fra det rimelig smalsporete frekvensbåndet til langbølget varmestråling, IR. (Infrarød radiasjon/stråling).

Dette med frekvenser er ikke så vanskelig å forstå. Lyd, lys og varme beveger seg i bølger, og bølgene har forskjellige høyder og hastigheter.



CO2-molekylets resonanseområde på varmestråling kan sammenlignes med den barneleken der en skal putte forskjellige figurer gjennom matchende hull. Velger man feil figur, får man den ikke gjennom hullet. Langbølget stråling (en viss del av spekteret) passer akkurat til CO2-molekylets hull. Den når inn til molekylet. Når dette skjer, oppstår resonans. Molekylet blir opphisset og begynner vibrere. Det har mottatt energi. Det finnes mange forskjellige vibrasjonsreaksjoner, og her er et høvelig eksempel:



Molekylet over er ikke en perfekt gjengivelse av CO2-molekylet, men det duger i lage baner som eksempel. CO2-molekylet består av et karbonatom, (det gule) og dette har bundet til seg to oksygenatomer (de blå). Det at atomene binder seg til hverandre, eller klistrer seg fast i hverandre, kalles kjemisk binding. Den kinetiske energien (bevegelsesenergi) gjennom kollisjoner mellom to molekyler, eller den frekvensbaserte varmetilførselen (langbølget stråling/IR), er to forskjellige måter å lade "molekylfjærene" på. Se for dere de to oksygenatomene i CO2-molekylet som to munnharpefjærer.

Det er omtrent som stålfjæra på ei munnharpe, eller strengene på en gitar. Man knipser på fjæra/strengene, (tilfører energi) og når man glipper/slipper fjæra/strengene, utløses energien. Denne energien lager lyd, og denne lyden registreres av ørene våre, og vi gjenkjenner den som lyd (ulyd!). Menneskets øre er laget for å registrere et visst spekter av lydbølger. Fra de dypeste toner, til de høyeste. Det finnes både høye og dype lyder vi ikke kan høre. Dette betyr at vi kan stå midt i enorme mengder lyd uten å høre den. CO2-molekylet "hører" IR-stråling på samme måte, og er for eksempel fullstendig døvt for frekvensen i solstrålene.

Entropi - et ikke spesielt kjært barn blant klimaalarmister

Entropi er en viktig del av termodynamikkens andre hovedsetning. Det betyr rett og slett at varme enten taper seg ved hver overføring, eller i beste fall består. Vi sammenligner med stålfjæra i munnharpa. Spenn den opp, slipp den, og den vil vibrere en viss tid. Hvis man lar fjæra treffe fjæra til ei annen munnharpe, overføres noe av energien til denne, men aldri mer energi enn den selv hadde i overføringsøyeblikket.



Dette beskriver hovedproblemet med dagens drivhusteori. Sola varmer bakken/fjæra på munnharpa spennes opp. Bakken varmer atmosfæren/munnharpefjæra avspennes (man slipper den oppspente fjæra). Så langt alt vel. Men så beskriver tilhengerne av drivhushypotesen at atmosfæren deretter tilbakefører mer energi til bakken/den utløste energien i munnharpefjæra lader en annen munnharpefjær med mer energi enn del selv ble tilført.

Dette er er brudd med termodynamikkens andre hovedsetning, som forteller at varme kun kan overføres fra et varmere termodynamisk system til et kaldere termodynamisk system, (termodynamikk=varmetransport) og at varmeoverføringen fra et system til et annet enten fører til varmetap, eller opprettholdelse av temperaturen. Billedlig forklart på en annen måte er at hvis man har to like tannhjul koblet sammen, med krafttilførsel kun på det ene, vil det andre tannhjulet hvis det blir frikoblet ei god stund og mister rotasjonshastighet, aldri få det kraftdrevne tannhjulet til å gå raskere rundt hvis de kobles sammen igjen.

Dette betyr at ikke all tilført energi gir økt arbeidskapasitet. Vi klarer rett og slett ikke å få nyttiggjort oss alle typer energi. Slik er det også med energien atmosfæren etter at den har blitt tilført energi fra bakken og sender den i retur til bakken. Energitilførsel betyr ikke varmeøkning. Dette skjer bare fra et varmere system til et kaldere system, aldri motsatt. Dette betyr at CO2-molekylet før eller senere vil føre til varmetransport fra den varme jorda som ga den energi, til det kaldere verdensrommet. CO2-molekylets jobb er å frakte varme bort fra klimasystemet, ikke å øke den.

[torewiik]

Jeg kjøpet selvfølgelig ikke dette med "varmestråling" fra legemer som er kaldere enn jorden, men er det ikke slik at når CO2-molekyler høyt oppe oppvarmes av infrarød stråling så vil varmetapet fra jorden og oppover reduseres. Du stråler jo mindre varme til et legeme som har en temperatur på 10 grader Kelvin (-263 grader C) enn et som har 0 grader K (- 273 grader C).

[Jostemikk]

Jeg kjøpet selvfølgelig ikke dette med "varmestråling" fra legemer som er kaldere enn jorden, men er det ikke slik at når CO2-molekyler høyt oppe oppvarmes av infrarød stråling så vil varmetapet fra jorden og oppover reduseres. Du stråler jo mindre varme til et legeme som har en temperatur på 10 grader Kelvin (-263 grader C) enn et som har 0 grader K (- 273 grader C).

torewiik, jeg føler meg ikke helt sikker på hva du mener. Kan du forklare poenget litt nærmere relatert til det jeg har skrevet?

[torewiik]

Dette er er brudd med termodynamikkens andre hovedsetning, som forteller at varme kun kan overføres fra et varmere termodynamisk system til et kaldere termodynamisk system, (termodynamikk=varmetransport) og at varmeoverføringen fra et system til et annet enten fører til varmetap, eller opprettholdelse av temperaturen.

Dette er selvfølgelig riktig, men når den kalde atmosfæren inneholder CO2-molekyler som varmes opp ved infrarød stråling fra solen, vil jo atmosfæren av den grunn få en liten temperaturøkning. Hvorfor vil ikke denne temperaturøkningen føre til redusert varmestrøm fra jordoverflaten? Vil ikke en flate med overflatetemperatur på 100 grader som står i nærheten av en flate med overflatetemperatur 0 grader få en temperaturøkning dersom overflatetemperaturen på den kalde flaten økes til 90 grader?

[Jostemikk]

OK, torewiik. Dette er en debatt som er ført til gagns andre steder, og vi har også en del stoff om det her på forumet. Søker du på bloggen til Roy Spencer, finner du hans påstander, og en mengde argumenter som peker på hvorfor hans eksperimenter er gale/irrelevante, samt like mange innlegg som forsvarer hans påstander. Det finnes også tilsvarende tråder på VGD.

[seoto]

'Quantum microscope' peers into the hydrogen atom


Eye of the atom

[Sture Hansen]

Drivhusteorien bryter ikke med termodynamikkens lover. Alle legemer med en temperatur over det absolutte nullpunkt vil avgi strålingsenergi - også atmosfæren. Når temperaturen i atmosfæren øker pga. absorbsjon av drivhusgasser vil strålingen fra atmosfæren øke. Det betyr at jorden vil motta mer termisk stråling fra atmosfæren.

Feilen du gjør er at du bare ser på en del av energiregnskapet - stråling fra atmosfære til jordoverflate. Du bruker dermed termodynamikkens andre hovedsetning feil når du konkluderer med at atmosfæren ikke kan avgi varmestråling til et varmere legeme. Du må også ta med varmestrålingen fra jorden til atmosfæren i regnestykket. Da vil du se at netto varmeoveføring skjer fra jordoverflaten til atmosfæren og termodynamikkens andre hovedsetning er oppfyllt.

[torewiik]

Drivhusteorien bryter ikke med termodynamikkens lover. Alle legemer med en temperatur over det absolutte nullpunkt vil avgi strålingsenergi - også atmosfæren. Når temperaturen i atmosfæren øker pga. absorbsjon av drivhusgasser vil strålingen fra atmosfæren øke. Det betyr at jorden vil motta mer termisk stråling fra atmosfæren.

Det slik jeg også oppfatter situasjonen (og prøvde å få svar på i et par innlegg over), eller sett på en annen måte - økt temperatur i atmosfæren over jorden pga infrarød stråling fra sola vil redusere varmestrømmen  fra jorda og dermed øke temperaturen på bakkenivå. Omtrent på samme måte som om man erstatter en kald yttervegg med temperatur 0 grader med en mindre kald vegg med temperatur 5 grader så vil romtemperaturen som kanskje var 20 grader øke til feks 21 grader. Det totale strålingsregnskap vil vel være avhengig av varme flaters temperatur opphøyd i fjerde minus den kalde flates temperatur opphøyd i fjerde.

Eller er dette et feil resonnement?

Når jeg er klimaskeptiker er det fordi empirien ikke stemmer i det hele tatt!

[Amatør1]

Drivhusteorien bryter ikke med termodynamikkens lover. Alle legemer med en temperatur over det absolutte nullpunkt vil avgi strålingsenergi - også atmosfæren. Når temperaturen i atmosfæren øker pga. absorbsjon av drivhusgasser vil strålingen fra atmosfæren øke. Det betyr at jorden vil motta mer termisk stråling fra atmosfæren.

Hei Sture, og velkommen til forumet.

Jeg vil oppfordre deg til å lese Okulars bidrag om bl.a. termodynamikkens lover, men spesielt det han sier om øverføring av varme.

Spesielt: Warming by the Sun or by the Atmosphere ...?
Generelt: Linker til Okulars stoff om ENSO og manglende drivhuseffekt

[P. Tuvnes]

Til Sture Hansen og torewiig

Matematikkprofessor Claes Johnson, KTH, har i "Mathematical Physics of Blackbody Radiation" vist at stråling fra et objekt med lavere temperatur ikke kan varme opp noe som er varmere enda mer, se s. 80 her:
http://www.csc.kth.se/~cgjoh/ambsblack.pdf

Andre fysikere har påpekt at "tilbakestråling" fra det kaldere objekt kan redusere avkjølingshastigheten til det varmere objekt og derved øke temperaturen dersom man har en konstant varmekilde som solen i tillegg (sammenlign et hus med en konstant varmeovn og varmeledning med og uten isolasjon).  Men, effekten av ekstra 0,01 % CO2 i atmosfæren siden "før-industriell" tid er uansett neglisjerbar.  Det er så mange mer dominerende prosesser i atmosfæren.

[Telehiv]

Tuvnes,

takk for sentral presisering - særlig det du trekker fram til slutt er fysiske forhold man må ha satt seg inn i for å kunne delta i denne debatten på en meningsfull måte.

I essens dreier det seg jo om kriteriene for en falsifisering av AGW/CO2-hypotesen:

Om den fysiske sannsynligheten for at en økt mengde CO2 på dagens nivåer (inkludert også en ganske stor økning fra dagens nivåer) vil ha signifikant påvirkning på global temperatur.

Som du sier, nøytral fysikkargumentasjon tilsier at dette vil være neglisjerbart.
En sentral analytisk kortslutning hos noen klimaalarmistiske forskere er imidlertid at de argumenterer som om CO2-økning vil ha en lineær "klimaeffekt", mens fysikken tilsier at den på dagens atmosfæriske nivåer er for alle praktiske formål "mettet" ("utbrent") som drivhusfaktor. Dette ble litt "populært" beskrevet, men håper det holder i farten    

[Sture Hansen]

Tuvnes,

Angående paperet til Claes - I ligning (14.3) krever han at T2 er større enn T1. Hvorfor det? Dersom T1 er større enn T2 betyr jo det bare at Total Momentary Heating Q12 går fra legeme B1 til B2. Senere brukere han dette som argument for at radiativ varmestråling kun kan skje fra et varmt legeme til et kaldt. Dette virker galt. Kan du oppklare?

Drivhuseffekten reduserer som du skriver nedkjølingshastigheten til jorden. Deretter konkluderer du med at 0.1% økning uansett ikke kan ha noen effekt. Hvorfor ikke - fordi 0.1% er "lite"? Hvis du først skal sammenligne størrelser må du jo i det minste se økningen opp mot de andre drivhusgassene i atmosfæren. Atmosfæren inneholder jo over 99% gasser som ikke bidrar i det hele tatt til drivhuseffekten.

[Amatør1]

Drivhuseffekten reduserer som du skriver nedkjølingshastigheten til jorden. Deretter konkluderer du med at 0.1% økning uansett ikke kan ha noen effekt. Hvorfor ikke - fordi 0.1% er "lite"? Hvis du først skal sammenligne størrelser må du jo i det minste se økningen opp mot de andre drivhusgassene i atmosfæren. Atmosfæren inneholder jo over 99% gasser som ikke bidrar i det hele tatt til drivhuseffekten.

Din første setning her er et premiss som man ikke uten videre kan anse som bevist, de er en påstand fra de nevnte forskere. Forøvrig er jeg enig i at argumentet om 0.1% økning ikke er logisk. Enten så virker det, eller så virker det ikke.

Poenget er at det ikke virker uansett.

[P. Tuvnes]

Til Sture Hansen #12
Stefan & Boltzman forutsatte at T2 > T1 for å kunne bruke S-B lov. Varme går bare fra varmt til kaldt objekt. Det er et av fysikkens aksiomer. Har du noe empirisk eksempel eller bevis for det motsatte?

Årsaken til at et kaldt objekt ikke kan varme opp noe som er varmere ligger i varmens natur som energi. Et varmt objekt med høy temperatur har raskere atombevegelser (svingninger) enn et kaldere, altså høyere svingefrekvens og energi. Energi, frekvens og temperatur henger sammen. Et kaldt objekt med lav temperatur, lav frekvens og lav energi har ikke høy nok energi og frekvens til å øke frekvensen på noe som har høyere svingefrekvens fra før. Dette gjelder både ved varmeledning (kontakt), konveksjon (blanding) og stråling. Stråling fra et kaldt objekt (atmosfæren) er relativt langbølget stråling med lav energi og frekvens, og denne lavfrekvente stråling kan ikke øke frekvensen på et varmere objekt (jordoverflaten) simpelthen fordi den lavfrekvente strålingen ikke har høy nok frekvens og energi til å øke den allerede høyere frekvensen i det varme objektet. Effekten av «tilbakestrålingen» i FN IPCC AR5 fig. 2.11 er derfor null, nix nada!

Også N2, O2 og "klimagassen" H2O i atmosfæren har en temperatur og dermed stråling, så alt bidrar til stråling i alle retninger.  Da blir 100 ppm = 0,01 % CO2 i atmosfæren neglisjerbart. Dessuten er det mye mer av den ennå sterkere "drivhusgassen" H2O enn CO2, men H2O har avtatt de siste år, stikk i strid med drivhusteorien. Det skulle da gi mindre global oppvarming. Drivhusteoriens "hot spot" i atmosfæren er heller ikke påvist. 

Det er mye som er galt med drivhusteorien om menneskeskapt global oppvarming, og dermed stemmer ikke klimaalarmistenes "projeksjoner" og katastrofespådommer heller.  Det er den største vitenskapelige skandale noensinne.