Den troposfære-nedkjølende effekten til CO2, vanndamp og ozon

[Obelix]

Amateur2,  ja faglig bryning gir fremgang, ikke det motsatte "vitenskapen er fastslått - eller fastlåst".   
Jeg skrev tidligere i denne tråden at jeg er uenig med deg i betraktningen om å bruke T1 på molekyler. Jeg mener det fortsatt, da et molekyl er ikke et lukket system – som T1 krever at det skal være. Hvis du er uenig så ser jeg frem til dine tanker rundt dette.

Tom Vonk argumenterer ikke for at enkelt molekyl er et lukket system, men han antar at en viss mengde med luft er et lukket system. Han beskriver det som " Local Thermodynamic Equilibrium (LTE)". Sitat fra Vonk: " LTE requires only that the equilibrium exists in some neighborhood of every point".
Men som vi ser av hans egne skriverier lenger ned, så  - bare i neste avsnitt, så skriver han dette:  "If the particle stays long enough in a small volume to interact with other particles in this small volume , for example by collisions , then the particle will equilibrate with others . If it doesn't stay long enough then it can't equilibrate with others and there is no LTE ."

Det er det siste sitatet som er interessant. For vi vet at emitering, re-emittering , kollisjoner og vibreringer skjer tusenvis av ganger per sekund. Og i kommentarfeltet får Tom Vonk kjørt seg på dette med LTE. Mange skriver at han tar feil!

Når et CO2-molekyl sender fra seg et foton så faller det ned en "etasje" i eksitert tilstand. Vonk brukte kun nivåene "E1" og E2". Vel, faller et bestemt CO2-molekyl fra "E2" ned til "E1", så vil det gå veldig kjapt at akkurat dette molekylet vil absorbere enten et nytt foton, eller bli oppvarmet ved "smitte", altså konvektiv varmeoverføring fra andre molekyler i lufta, fra for eksempel N2. Tar det imot et nytt foton fra et annet CO2-molekyl i nærheten så vil "vårt" molekyl bli eksitert opp til "E2" igjen, mens det andre CO2-molekylet faller ned en "etasje".  Denne prosessen pågår hele tiden selvsagt. Og her kommer det viktige; Denne prosessen er ikke gratis. For hver gang vi har en energioverføring så blir det tap. For enkelhetsskyld kan vi kalle det tap pga. friksjon --> som er (konvektiv) varme.

Og her kommer jeg til et annet poeng. LWIR er ikke bare fotoner, det er også elektromagnetiske stråler.  Når vi sender en strøm-mengde av elektroner gjennom ledninger, så møter elektronene motstand i ledningsnettet. Dette kjenner vi fysisk ved å ta på ledningen, den blir mer varm jo mer strøm som går gjennom den.   Og strømmen gjennom ledningsnettet til våres husholdninger følger en bestemt frekvens. Men lavspente overføringer, så som teletrafikk følger andre frekvenser. Uansett frekvens, så blir det tap. Og meg bekjent så finnes det ingen fysisk lov som sier at vi kan ha energioverføringer uten tap. Tapet er friksjon,  som vi kjenner som varme/konvektiv overføring av energi.

Så hvis du Amateur2 eller andre lesere kjenner til en slik fysisk lov, så vennligst si ifra, for da har jeg gått glipp av den i så fall.
Molekylene har elektroner rundt seg, og det er elektronbindingene som skaper molekylene. Så bare å fokusere på fotonet og molekylets vibrering (kjernen altså, i hvert atom) er å overse at elektronene spiller en rolle. For vi vet at selve definisjonen på 0 K (Kelvin) er at alle elektronene er helt i ro. Så vi må ha i mente at temperaturen er et uttrykk for hvor hurtig elektronene svirrer rundt kjernen av atomene (som utgjør molekylet)  Blir temperaturen høy nok frigjøres elektronene fra atomet. Noe vi ser på sola, når vi får elektronstormer mot jorda.

En av kommenarene til Tom Vonk's artikkel tok opp teamet i form av et spørsmål.
John W. says: August 5, 2010 at 5:04 am: "Seriously, thanks for a well written and informative essay. I do have a serious request. Your essay addresses absorptivity and emissivity. If you can find the time, could you also address transmissivity?"
Leser man kommentarene så ser man at også Nasif Nahle kommer med kommentarer, og også om transmissjonen. – Som forøvrig andre kommentarer også gjør. For alt handler ikke kun om fotoner,  men også om bølgelengder/frekvenser.

For som vi alle vet vel? – Så blir bølgelengden og frekvensen forandret når solstrålene kommer inn til jorden. De er mer kortbølgede og har mer energi i seg (eV). Men, de blir absorbert i diverse molkeyler i lufta og på jorden, som gjør at strålene ved re-emittering har fått en lengre bølgelengde med mindre energi i seg (eV)  Tapet manifestere  seg i varmen vi kjenner (konvektiv varme). Derfor mener jeg at T1 er "ut av vinduet" men T2 styrer det hele. Jo flere ganger energien blir emitert og re-emitert, jo lengre blir bølgelengdene, til slutt så lange (med så liten "omph") at de kan ikke varme opp noe som helst, og de radierer til slutt ut til verdensrommet.

Vel, det var mine tanker rundt dette. Kanskje dere oppfatter dette som påståelig, men det er nå slik jeg har forstått det. Ser mer enn gjerne fram til synspunkter fra dere andre.   

[Jostemikk]

Obelix, noe av det du skrev nå dreier seg om entropi, og det er kanskje noe en som føler kallet burde starte en tråd om?

[Obelix]

Hvis jeg skal skrive om det, så vil det bli med fokus på T2, og at den såkalte "kulde-døden" ikke vil inntreffe, for jorden er ikke et lukket system (som T1 forutsetter). Vi både mottar og sender fra oss energi, altså vi har et åpent system.

Men jeg får avvente litt. Jeg så at Amateur2 skrev at han vil komme tilbake med det svaret han påbegynte i går. Kanskje det svaret inneholder noen momenter man kan gripe tak i?

Og kanskje det finnes andre her som vil ta opp det?  - Ikke slik at jeg ikke vil, men jeg ser gjerne frem til hva andre har å si, og   

[Jostemikk]

VGD - Atmosfæren kjøler radiativt overflaten ned

Siterer kun konklusjonen, men klikk for all del på linken for å lese det som fører til denne.

En får ikke noe oppvarming av jordoverflaten kun ved strålingsbaserte midler ved å ha vår atmosfære liggende over den. Vår 288K-overflate skyldes ren begrensning av konvektiv/evaporativt varmetap ved atmosfærens masse og jordas tyngdekraft + solinnstrålingen tilgjengelig.

[Obelix]

Noe av Kayell's synspunkter er jeg enig i. Atter andre er jeg uenig i.
Det som er mitt ankepunkt er at det er feil å gå med på alarmistenes premisser om et energibudsjett som bruker de utmidlede tallene som fremkommer når man later som at jorda er flat og at sola skinner in på den flete jorda døgnet rundt.

Det som er det eneste riktige å bruke, er de reelle tallene, som er ca. 1370 ved TOA.
For det er forskjell mellom å forsøke å forstå værendringer dersom man går ut fra en flat jord-modell kontra en 3D-modell med roternde jordklode.  Og de store konvektive varmeoverføringene blir maskert ved flat-jord-modellene

http://i341.photobucket.com/albums/o396/maxarutaru/science/daynightbudget_zps55e9bde5.png

[Jostemikk]

Obelix, jeg tror han bruker alarmistenes egne tall og beregninger mot dem. Alarmistenes syn på fysikken blir sønderrevet fra alle kanter. Legg også merke til det han skriver om balansen mellom IR/SW på TOA. Det er flere år siden jeg forsøkte rette fokus mot dette. NASAs egne tall forteller at vi har hatt en oppvarming i SW og en nedkjøling i IR. Stikk i strid med hele CO2-hypotesen, og fullstendig forenlig med det Kayell skriver i innlegget på VGD om resten av det som skjer i atmosfæren vår.

[Obelix]

Ja, jeg ser det, og kayell skriver selvsagt mye jeg er enig med ham i   

[Amateur2]

Dette er et forsøk på å klargjøre litt mer hvordan jeg ser på verden i forhold til det Obelix tar opp i # 15.

Det jeg forsøker å beskrive og forklare, er mekanismen for absorpsjon og re-emittering av IR stråler i CO2 og andre molekyler med tilsvarende egenskaper, eksempelvis H2O og CH4

For meg er det etterhvert blitt ganske klart at det er mange, tildels ulne, kvasiforklaringer ute og går på dette fenomenet. Forklaringer hvor man sauser sammen begreper og tilstander i en uapetittelig graut. Forklaringer det kan se ut som man justerer for å få til å passe inn i hvordan man mener dette "må" være for å kunne brukes til å forklare det man "tror" på, det være seg AGW-tilhenger eller ikke. Jeg søker etter en forklaring som holder mål i forhold til det man vet om fysikk og den matematikken man benytter for å beskrive dette. Hvorvidt jeg lykkes vil responsen her vise.

Forklaringen må tilfredstille både T1 og T2. Gjør den ikke det er den ikke god nok.

Hvorfor både T1 og T2?

T1: Forklaringen må tilfredstille prinsippet om energiens bevarelse når vi betrakter molekylet som en del av et så stort volum at det sett fra molekylets side er en del av et lukket system. Et molekyl som befinner seg i det uendelige rom befinner seg i hvert fall i et lukket system. Derfor må T1 gjelde for beskrivelsen av molekylet i et tilstrekkelig stort rom.

T2: Forklaringen skal tilfredstille T2, dvs at energi aldri transformeres slik at entropien reduseres.

Hva vet vi?

Fenomenet absorpsjon og re-emittering av stråling er observerbart.

Vi må derfor kunne forklare dette med grunnleggende fysikk. I dette tilfellet må man gripe til kvanteteori.

Basert på den kunnskapen man har i dag om slike molekyler, så kan egenskapene beskrives ved en mekanisk modell med masser, fjærer og dempere.

[attach=1]
               
Et slikt svingesystem har noen helt spesifikke egenskaper som gjør at det kan settes i indre resonans på helt bestemte frekvenser. Disse frekvensene er gitt av massene, fjærstivhetene og dempingsforholdene internt i molekylet. Frekvensene betegnes molekylets (dempede) egenfrekvenser. (Fjærene i figuren skal illustrere både aksialfjærer OG bøyningsfjerer. Det samme gjelder for demperne)

For et typisk molekyl er massene bestemt av hvilke atomer som inngår.

Fjærstivheten er gitt av elektronbindingene mellom atomene i den molekylstrukturen det dreier seg om. Disse bindingene må antas å kunne være avhengige av hvilken tilstand molekylet befinner seg i (trykk, temperatur, etc). Det betyr at egenfrekvensene er tilstandsavhengige og ikke universelle konstanter. Dette kan muligens forklare noe av hvorfor det ikke er helt unike, distinkte frekvenser som viser at stråling absorberes, men smale frekvensområder (frekvensbånd).

Hva som eventuelt utgjør dempingen i en slik molekylstruktur vet jeg ikke.

Uansett, dempingen i et slik system er alltid større eller lik null, aldri negativ. Negativ demping medfører et energi kan genereres, noe som strider mot T1.

Demping lik null tilfredstiller T2 og T1, det samme gjør positiv demping.

Det kan hende dempingen for alle praktiske formål må betraktes som null. En eventuell positiv demping i systemet medfører en overgang fra kinetisk energi til varme når dempingen aktiviseres. Siden vi ikke kjenner dempingsmekanismen må vi også være villige til å akseptere at dempingen kan være null. Det finnes for eksempel superledere hvor motstanden er (tilnærmet) null og da kan det heller ikke utelukkes at null demping kan eksistere i de molekylstrukturene vi snakker om.

Det som er et helt sentralt poeng er at disse egenfrekvensene er gitt av atomenes masser og elektronbindingene mellom atomene. Settes et slikt molekyl i resonanssvingninger så vil dette representere en kinetisk energi, men sett utenfra kan det også betraktes som en potensiell energi.

Det viser seg at den svingeenergien som resonans omfatter også inngår i det energiinnholdet som man bruker for å definere temperatur. Den totale kinetiske energien som gir opphav til temperaturbegrepet angis gjerne som ⅓ knyttet til hver av de tre komponentene: molekyltranslasjon, molekylrotasjon og molekylvibrasjon (altså indre resonanser), Ek=⅓*(Etrans + Erot + Evib)

Når et slikt svingesystem utsettes for ytre påkjenning så kan det respondere i indre resonans under gitte forhold. Hvis denne påkjenningen er stråling med frekvens(er) som tilsvarer egenfrekvensen(e) så vil vi kunne få resonanstilstand(er) i molekylet. Sett utenfra så har molekylets potensielle energi øket tilsvarende energien på de fotonene som har eksitert tilstanden. Denne eksiterte tilstanden er imidlertid mindre stabil enn molekylets grunntilstand. Dermed vil det være en tendens til at molekylet søker tilbake mot grunntilstanden. Dette oppnås ved å emittere et (eller kanskje flere) foton som tar med seg en energimengde tilsvarende forskjellen på energi i den eksiterte tilstanden og i grunntilstanden. Det spesielle for denne typen resonanstilstander er at for at T2 skal tilfredstilles så er den maksimale frekvensen for fotonene gitt av den eksiterte egenfrekvensen, ikke av temperaturtilstanden til molekylet.

Med andre ord T2 tilfredstilles selv om det emitterte fotonet har en frekvens som er høyere enn det temperaturtilstand i den gassblandingen molekylet er en del av skulle tilsi. Her skal man altså trå varsomt når man argumenterer med at T2 alltid skal være tilfredsstilt. Da kan man ikke relatere dette til temperatur i et gassvolum alene når de gjelder absorpsjon og re-emittering av IR-stråler. Det er det enkelte molekyls tilstand som er avgjørende for om T2 er tilfredstilt eller ikke.

(Edit: retting av trykkleifer ... )

[Jostemikk]

Med andre ord T2 tilfredstilles selv om det emitterte fotonet har en frekvens som er høyere enn det temperaturtilstand i den gassblandingen molekylet er en del av skulle tilsi. Her skal man altså trå varsomt når man argumenterer med at T2 alltid skal være tilfredsstilt . Da kan man ikke relatere dette til temperatur i et gassvolum alene når de gjelder absorpsjon og re-emittering av IR-stråler. Det er det enkelte molekyls tilstand som er avgjørende for om T2 er tilfredstilt eller ikke.

Er det du sier her at energi kan overføres fra et kaldere objekt til et varmere, men at arbeidet utført av det varmere objektet ikke nødvendigvis økes?

[Amateur2]

Med andre ord T2 tilfredstilles selv om det emitterte fotonet har en frekvens som er høyere enn det temperaturtilstand i den gassblandingen molekylet er en del av skulle tilsi. Her skal man altså trå varsomt når man argumenterer med at T2 alltid skal være tilfredsstilt . Da kan man ikke relatere dette til temperatur i et gassvolum alene når de gjelder absorpsjon og re-emittering av IR-stråler. Det er det enkelte molekyls tilstand som er avgjørende for om T2 er tilfredstilt eller ikke.

Er det du sier her at energi kan overføres fra et kaldere objekt til et varmere, men at arbeidet utført av det varmere objektet ikke nødvendigvis økes?

Hvis jeg skal svart kort på Jostemikk sitt spørsmål med Ja/Nei, så blir det et Ole Brumsvar: Ja og Nei ... og det er det få som blir særlig klokere av.

Her må vi derfor forsøke å definere hva vi mener med et objekt.

Jeg ville egentlig helst holdt meg til molekyler som "objekter" her. Da blir det hele  uproblematisk i forhold til termodynamikken. I atmosfæren, særlig i de høyere lag, er vel dette egentlig en ganske så riktig betraktningsmåte, men da blir begrepet temperatur egentlig meningsløst, fordi temperatur er knyttet til den gjennomsnittlige kinetiske energitilstanden for en samling molekyler.

I de øvre atmosfærelag er det relativt "langt" mellom molekylene i forhold til hva man har i en gass under høyere trykk og det å betrakte enkeltmolekyler kan derfor være en farbar vei, selv om man da får "temperaturdefinisjonsproblemet". Men jeg ser helt klart behovet for å benytte begrepet objekt om en samling molekyler, f.eks. et (større) volum gassblanding eller til og med en bit fast stoff, så jeg vil forsøke å ta med dette tilfellet.

Hvis vi med "objektet" mener et volum av en gassblanding som har en gjennomsnittstemperatur gitt av den midlere kinetiske energien til molekylene som inngår i gassblandingsvolumet, så kan et og annet molekyl, f.eks. CO2 (vårt molekyl), ha en energitilstand som tilsvarer en høyere temperatur enn gjennomsnittstemperaturen i gassblandingsvolumet (det er den vi måler). Dette kan komme av at vårt molekyl er eksitert i resonans av IR-stråling. Vårt molekyl kan så emittere et foton ut i fra den energitilstanden vårt molekyl har. Dette fotonet vil da ha en frekvens som er høyere enn det gjennomsnittstemperaturen i gassblandingen skulle tilsi at frekvensen på fotonet burde være. Frekvensen er nemlig gitt av den resonansfrekvensen som var eksitert, ikke av gjennomsnittstemperaturen i gassblandingen.

Dette fotonet kan kun bidra til oppvarming av legemer (fast stoff, gassblandinger, enkeltmolekyler) som har lavere temperatur (kinetisk energitilstand) enn det som tilsvarer frekvensen på IR-fotonet.

Hvis vi skal si dette litt "folkelig" og billedlig (her er det så den tidligere forskeren vrir seg litt fordi det blir litt uvitenskapelig og omtrentlig )  så kan IR-stråler fra "objektet", vårt CO2 molekyl, kun bidra til oppvarming av andre objekter (også molekyler) som er kaldere (har lavere kinetisk energitilstand) enn det vårt CO2 molekyl var.

(Edit, trykkleifer og litt tengsetting ...)

[Obelix]

Amateur2 har kommet med noen sysnpunkter. Jeg skal gi mine synspunkter på det han skrev.

Forklaringen må tilfredstille både T1 og T2. Gjør den ikke det er den ikke god nok.
Hvorfor både T1 og T2?

T1: Forklaringen må tilfredstille prinsippet om energiens bevarelse når vi betrakter molekylet som en del av et så stort volum at det sett fra molekylets side er en del av et lukket system. Et molekyl som befinner seg i det uendelige rom befinner seg i hvert fall i et lukket system. Derfor må T1 gjelde for beskrivelsen av molekylet i et tilstrekkelig stort rom.

T2: Forklaringen skal tilfredstille T2, dvs at energi aldri transformeres slik at entropien reduseres.

T1 er ikke anvendelig, fordi vi har ikke lukket system hverken i liten skala eller stor skala.  Tom Vonk (som skrev artikkelen vi tar utgangspunkt i) trakk ikke inn lukket system som sådan, men han innførte et eget begrep; "Local Thermodynamic Equilibrium (LTE)" I hans egen artikkel kom han med forbehold nettopp om han hadde forstått dette med LTE riktig. Og svaret er at det gjorde han ikke. En kjent størrelse som Nasif Nahle skrev at Vonk tok feil. - Så vi trenger kun å fokusere på T2, i og med at jordsystemet (jord -vann- atmosfære) ikke er et lukket system. Det kommer energi fra jordens indre og det kommer energi fra verdensrommet. Og vi avgir energi til verdensrommet. Og klima-alarmistenes dogme gikk opprinnelig ut på at atmosfæren skulle bli globalt oppvarmet av menneskeskapte CO2-utslipp.

Basert på den kunnskapen man har i dag om slike molekyler, så kan egenskapene beskrives ved en mekanisk modell med masser, fjærer og dempere.
Et slikt svingesystem har noen helt spesifikke egenskaper som gjør at det kan settes i indre resonans på helt bestemte frekvenser. Disse frekvensene er gitt av massene, fjærstivhetene og dempingsforholdene internt i molekylet. Frekvensene betegnes molekylets (dempede) egenfrekvenser. (Fjærene i figuren skal illustrere både aksialfjærer OG bøyningsfjerer. Det samme gjelder for demperne)

For et typisk molekyl er massene bestemt av hvilke atomer som inngår.

Fjærstivheten er gitt av elektronbindingene mellom atomene i den molekylstrukturen det dreier seg om. Disse bindingene må antas å kunne være avhengige av hvilken tilstand molekylet befinner seg i (trykk, temperatur, etc). Det betyr at egenfrekvensene er tilstandsavhengige og ikke universelle konstanter. Dette kan muligens forklare noe av hvorfor det ikke er helt unike, distinkte frekvenser som viser at stråling absorberes, men smale frekvensområder (frekvensbånd).

Det kan for visualiseringes skyld være en grei forklaringsmodell å se på molekylene som atomer satt sammen med fjærer. Men i virkeligheten er molekylets atomer satt sammen kun av at atomene deler de samme elektronene. Derav begrepet elektronbidning. Og elektronene "virrer" rundt atomene i en høy hastighet. Og øker temperaturen i lufta rundt et bestemt molekyl så får dette molekylet også høyere temperatur, og dermed så "virrer" elektronene rundt molekylet i enda høyere hastighet. Og det er dette som skaper den såkalte høyere eksisterte tilstanden. Så kommer det elektromagnetisk stråling/foton  som er re-emitert fra CO2 litt høyere opp i lufta, så vil ikke de re-emitterte LWIR-strålene kunne varme opp de molekylene som "virrer" i en høyere frekvens enn LWIR-strålingen har. Det begrepet som Tuvnes brukte var "Cut off"-frekvens. Så den strålinger som er lavere enn "cut off"-frekvensen vil ikke kunne varme opp sitt angivelige "target".  Og dermed så kan ikke stråling fra et kaldt objekt varme opp et varmere objekt.

[Amateur2]

T1 er ikke anvendelig, fordi vi har ikke lukket system hverken i liten skala eller stor skala.

T1 er nødvendig når man skal etablere en beskrivelse av fysikken ved absorpsjon og re-emittering for de molekylene det gjelder. Hvis man ikke forutsetter T1 så kan man risikere å etablere en beskrivelse som tilfredstiller T2 samtidig som den genererer energi. Da er man på ville veier.

Tom Vonk (som skrev artikkelen vi tar utgangspunkt i) trakk ikke inn lukket system som sådan, men han innførte et eget begrep; "Local Thermodynamic Equilibrium (LTE)" I hans egen artikkel kom han med forbehold nettopp om han hadde forstått dette med LTE riktig. Og svaret er at det gjorde han ikke. En kjent størrelse som Nasif Nahle skrev at Vonk tok feil. - Så vi trenger kun å fokusere på T2, i og med at jordsystemet (jord -vann- atmosfære) ikke er et lukket system. Det kommer energi fra jordens indre og det kommer energi fra verdensrommet. Og vi avgir energi til verdensrommet. Og klima-alarmistenes dogme gikk opprinnelig ut på at atmosfæren skulle bli globalt oppvarmet av menneskeskapte CO2-utslipp.

Dette er i høyeste grad relevant for atmosfæren som system, men ikke relevant for å beskrive hva som skjer ved absorpsjon og re-emittering i et enkelt molekyl av de typene jeg behandler. Jeg forsøker å beskrive mekanismen for et enkelt molekyl. Den må man kunne beskrive slik at det stemmer med hva man kan observere før man i det hele tatt kan forsøke seg på å koble dette sammen i en systmebeskrivelse. Det er når man kommer til systembeskrivelsen, det vil si hva som skjer med mange molekyler av forskjellige typer i et gassblandingsvolum som atmosfæren jo er, at Obelix sin kommentar blir relevant.

Basert på den kunnskapen man har i dag om slike molekyler, så kan egenskapene beskrives ved en mekanisk modell med masser, fjærer og dempere.
Et slikt svingesystem har noen helt spesifikke egenskaper som gjør at det kan settes i indre resonans på helt bestemte frekvenser. Disse frekvensene er gitt av massene, fjærstivhetene og dempingsforholdene internt i molekylet. Frekvensene betegnes molekylets (dempede) egenfrekvenser. (Fjærene i figuren skal illustrere både aksialfjærer OG bøyningsfjerer. Det samme gjelder for demperne)

For et typisk molekyl er massene bestemt av hvilke atomer som inngår.

Fjærstivheten er gitt av elektronbindingene mellom atomene i den molekylstrukturen det dreier seg om. Disse bindingene må antas å kunne være avhengige av hvilken tilstand molekylet befinner seg i (trykk, temperatur, etc). Det betyr at egenfrekvensene er tilstandsavhengige og ikke universelle konstanter. Dette kan muligens forklare noe av hvorfor det ikke er helt unike, distinkte frekvenser som viser at stråling absorberes, men smale frekvensområder (frekvensbånd).

Det kan for visualiseringes skyld være en grei forklaringsmodell å se på molekylene som atomer satt sammen med fjærer. Men i virkeligheten er molekylets atomer satt sammen kun av at atomene deler de samme elektronene. Derav begrepet elektronbidning. Og elektronene "virrer" rundt atomene i en høy hastighet. Og øker temperaturen i lufta rundt et bestemt molekyl så får dette molekylet også høyere temperatur, og dermed så "virrer" elektronene rundt molekylet i enda høyere hastighet. Og det er dette som skaper den såkalte høyere eksisterte tilstanden. Så kommer det elektromagnetisk stråling/foton  som er re-emitert fra CO2 litt høyere opp i lufta, så vil ikke de re-emitterte LWIR-strålene kunne varme opp de molekylene som "virrer" i en høyere frekvens enn LWIR-strålingen har. Det begrepet som Tuvnes brukte var "Cut off"-frekvens. Så den strålinger som er lavere enn "cut off"-frekvensen vil ikke kunne varme opp sitt angivelige "target".  Og dermed så kan ikke stråling fra et kaldt objekt varme opp et varmere objekt.

Obelix sin kommentar gjelder bare en del av hva som faktisk kan skje for de spesielle molekylene jeg behandler, men den gjelder ikke for det fenomenet jeg forsøker å beskrive, den indre resonansen. For å klargjøre dette ytterligere må vi gå litt dypere inn i kvantemekanikk og molekyldynamikk.

Aksepterer man en kvantemekanisk beskrivelse av atomer og molekyler så vil elektronene, uavhengig av om man betrakter dem som partikler eller bølgefenomener, ha helt bestemte nivåer for sine "baner". De skifter altså fra et nivå til det neste nivå i diskrete sprang og ikke kontinuerlig, etter hvert som energi tilføres eller avigs. Det må altså en viss diskret energimengde til før et elektron kan skifte fra et lavereliggende nivå til et høyerliggende nivå og tilsvarende så avgis energi i en diskret mengde når et elektron går fra et høyereliggende nivå til et lavereliggende nivå.

I et molekyl så deles noen elektroner mellom atomene som inngår i molekylet. Det er antallet elektroner som deles som bestemmer hvor sterk bindingen mellom atomene i molekylet er. Jo flere elektroner som deles jo sterkere binding.

Avhengig av molekylets kompleksitet så kan et molekyl ha følgende bevegelsesformer:

1) Translasjon i tre orthogonale retninger  (orthogonal betyr vinkelrett på hverandre)
2) Rotasjon om de samme tre orthogonale retningene
3) Interne resonanser (såkalte "normal modes") (også ofte litt misvisende betegnet som vibrasjoner i molekylsammenheng)

1) og 2) er analogt til stivlegemebevegelser for et mekanisk system, (typisk bevegelsene for en båt: jag, svai, hiv, rull, stamp, gir)
mens 3) er det man kaller svingeformene i et mekanisk system.

Et molekyl med bare et atom kan bare ha bevegelsesformene gitt i 1)

Med to atomer så får molekylet også muligheten for å kunne rotere og man kan få en svingeform, den symmetriske aksialsvingningen hvor atomene går mot hverandre og fra hverandre.

Med tre eller flere atomer så får man full pakke med bevegelsesmuligheter og svingeformer (interne resonanser eller vibrasjoner).
Se f.eks. Wikipedia for  en noe mer inngående beskrivels av fenomenet molekylsvingeformer samt en animasjon av noen molekylsvingeformer.

Obelix sin kommentar gjelder for det jeg velger å kalle stivlegemebeveglesene til molekylet, ikke for svingeformene (de indre resonansene).

Molekylbeskrivelsen med fjær/demper koblinger mellom atomene er atskillig mer enn et forsøk på en visualisering. Det er i høyeste grad en beskrivelse som brukes for å etablere en matematisk modell som kan benyttes til å beregne de fysiske egenskapene for molekyler. Slike modeller er i utstrakt bruk i "molecular dynamics". I en matematisk modell vil "fjærstivheten" og "dempingskarakteristikken" være gitt av nettopp elektronbindingene som jo er avhengig av den faktiske tilstand molekylet er i. Derfor er ikke resonansfrekvensene konstante for et molekyl, de er tilstandsavhengige.

I de fleste dynamiske molekylmodeller neglisjeres dempingen fordi den er forsvinnende liten. Selv de aller enkleste matematiske modellene etablert ved denne teknikken gir meget godt samsvar med observasjoner. Man kan derfor beregne for hvilke frekvenser (bølgelengder) som f.eks. CO2 kan eksiteres i indre resonans. Disse beregnede frekvensene (bølgelengdene) stemmer meget godt overens med observasjoner og faller sammen med frekvensene (bølgelengdene) for et utvalg langbølgede IR stråler.

Når CO2 absorberer eller re-emitterer et IR foton innenfor noen helt bestemte frekvensbånd, så er det svingeformene (de interne resonansene eller vibrasjonene) som er i aksjon slik jeg beskrev i #22.

Det er IR-stråler re-emittert ved denne mekanismen fra "drivhusgassmolekyler"man hevder er årsaken til tilbakestrålingen.

Det man så må se på er hvor store energimengder dette i praksis kan utgjøre, hvilke frekvenser (bølgelengder) dreier det seg om og hva kan denne strålingen eventuelt utrette av "oppvarming".

(edit: retting av trykkfeil og små justeringer av teksten)

[ebye]

Obelix sin kommentar gjelder bare en del av hva som faktisk kan skje for de spesielle molekylene jeg behandler, men den gjelder ikke for det fenomenet jeg forsøker å beskrive, den indre resonansen. For å klargjøre dette ytterligere må vi gå litt dypere inn i kvantemekanikk og molekyldynamikk.

Aksepterer man en kvantemekanisk beskrivelse av atomer og molekyler så vil elektronene, uavhengig av om man betrakter dem som partikler eller bølgefenomener, ha helt bestemte nivåer for sine "baner". De skifter altså fra et nivå til det neste nivå i diskrete sprang og ikke kontinuerlig, etter hvert som energi tilføres eller avigs. Det må altså en viss diskret energimengde til før et elektron kan skifte fra et lavereliggende nivå til et høyerliggende nivå og tilsvarende så avgis energi i en diskret mengde når et elektron går fra et høyereliggende nivå til et lavereliggende nivå.

I et molekyl så deles noen elektroner mellom atomene som inngår i molekylet. Det er antallet elektroner som deles som bestemmer hvor sterk bindingen mellom atomene i molekylet er. Jo flere elektroner som deles jo sterkere binding.

Avhengig av molekylets kompleksitet så kan et molekyl ha følgende bevegelsesformer:

1) Translasjon i tre orthogonale retninger  (orthogonal betyr vinkelrett på hverandre)
2) Rotasjon om de samme tre orthogonale retningene
3) Interne resonanser (såkalte "normal modes") (også ofte litt misvisende betegnet som vibrasjoner i molekylsammenheng)

1) og 2) er analogt til stivlegemebevegelser for et mekanisk system, (typisk bevegelsene for en båt: jag, svai, hiv, rull, stamp, gir)
mens 3) er det man kaller svingeformene i et mekanisk system.

En god påminnelse om tidligere tiders læringsstoff, Amatuer2. Men det er to feil i beskrivelsen:

1. Vi snakker ikke om elektroner, elektronoverganger eller elektronenergier i forbindelse med indre vibrasjoner i moleylene. Energien i IR-strålingen er langt svakere, så det mest korrekte er å snakke om kvanter eller fotoner, som beveger seg mellom grunntilstand og ulike eksiterte tilstander.

2. Et ett-atomig molekyl har ingen indre vibrasjon, slik at ditt pkt. 1 faller vekk. (Det du snakker om her er vel Brownske bevegelser?)

Deler av det samme temaet er også tidligere debattert i tråden

IR-fotoner fra atmosfæren

http://klimaforskning.com/forum/index.php/topic,1240.msg24102.html#msg24102        

[Obelix]

T1 er nødvendig når man skal etablere en beskrivelse av fysikken ved absorpsjon og re-emittering for de molekylene det gjelder. Hvis man ikke forutsetter T1 så kan man risikere å etablere en beskrivelse som tilfredstiller T2 samtidig som den genererer energi. Da er man på ville veier.

Nei, vi har ikke lukket system i jordssytemet vårt. Atmosfæren er stor og åpen. Det er heller ikke riktig å late som at hvert enkelt molekyl er et lukket system. Og det som "ødelegger" for en slik tanke, er at molekylene vitterlig for tilførsel av energi. Et lukket system har ikke tilførsel av energi fra utenifra "systemet".

Obelix sin kommentar gjelder bare en del av hva som faktisk kan skje for de spesielle molekylene jeg behandler, men den gjelder ikke for det fenomenet jeg forsøker å beskrive, den indre resonansen. For å klargjøre dette ytterligere må vi gå litt dypere inn i kvantemekanikk og molekyldynamikk.

Det jeg skrev, er at alle molekyler har elektronbindinger,  og som er universielt for alle molekyler. Unntaket er edelgasser. Og temperaturen i lufta, eller i en kokeplate er et resultat av hvor fort elektronene virrer rundt atomene. Dette går rett inn i definisjonen av "Kelvin".  Den ytre energikilden i lufta er solstråler (kortbølgede IR pluss UV) og energikilden i kokeplata er strømmen av elektrisitet til kokeplata.

Molekylbeskrivelsen med fjær/demper koblinger mellom atomene er atskillig mer enn et forsøk på en visualisering. Det er i høyeste grad en beskrivelse som brukes for å etablere en matematisk modell som kan benyttes til å beregne de fysiske egenskapene for molekyler. Slike modeller er i utstrakt bruk i "molecular dynamics". I en matematisk modell vil "fjærstivheten" og "dempingskarakteristikken" være gitt av nettopp elektronbindingene som jo er avhengig av den faktiske tilstand molekylet er i. Derfor er ikke resonansfrekvensene konstante for et molekyl, de er tilstandsavhengige.

Så den visualiserte modellen er en modell som brukes i matematiske modellerte utregninger....
Ellers så beskriver Amateur2 i slutten av det siterte noe som selvsagt også jeg mener. Bare det at jeg ikke skrev det implisitt fordi dette er noe jeg forutsatte at andre visste. (Eller med andre ord; det ligger selvsagt implisitt i temaet vi diskuterer)

Når CO2 absorberer eller re-emitterer et IR foton innenfor noen helt bestemte frekvensbånd, så er det svingeformene (de interne resonansene eller vibrasjonene) som er i aksjon slik jeg beskrev i #22.
Det er IR-stråler re-emittert ved denne mekanismen fra "drivhusgassmolekyler"man hevder er årsaken til tilbakestrålingen.
Det man så må se på er hvor store energimengder dette i praksis kan utgjøre, hvilke frekvenser (bølgelengder) dreier det seg om og hva kan denne strålingen eventuelt utrette av "oppvarming".

Velkommen etter, dette er det som vi klimarealister har prøvd å fortelle alarmistene lenge! Nemlig, vi vet hvilke frekvenser strålingen er på. De er i det vinduet som kalles LWIR.  Og LWIR har betydelig mindre energi - eV - enn de mer kortbølgede strålene.
For her er cluet, for hver gang LWIR blir "brukt" til å varme opp noe, f.eks lufta med CO2 og andre "klimagasser" i seg, så får vi et tap. Dette tapet er i form av konvektiv varme. Så ved en re-emittering så er bølgelenden hakket lenger, og følgelig mindre energirik!

Og LWIR re-emittert har en for lang bølgelengde til å bli emittert av andre molekyler med høyere temperatur enn der hvor LWIR-strålingen kom fra. Det er dette som menes med begrepet "Cut off"-frekvenser som Tuvnes har skrevet om - med henvisning til Claes Johnson.  Og som er en forklaring på at klima-alarmistenes ville tro bryter med T2.

[Jostemikk]

Takk til dere tre som nylig har bidratt i denne tråden. Det er alltid trivelig å kunne starte en forumsdag med å lese tre innlegg en kan lære av.

Tenkte å komme med noen generelle tanker, og jeg forsikrer at de så absolutt blir skrevet for å være tilgjengelige for mothugg.

T1 og entropi er en viktig del av termodynamikk, og derfor setter jeg spesielt stor pris på Obelix' presisering av varmetap pr. overføring. I mange tilfelle ender vi opp med det jeg selv tenker på som søppelenergi, vitenskapelig karakterisert som høy entropi.

All energi er ikke enkelt tilgjengelig som varme, og jeg gjentar gjerne det begrepet. Varme. Det vi diskuterer er termodynamikkens 1. og 2. hovedsetning, ikke energidynamikkens 1. og 2. hovedsetning.

I helgen leste jeg ei gammel lærebok i termodynamikk. Forfatteren startet med å presisere noe som for ham tydeligvis var viktig å få fram. Han skrev noe lignende:

Når jeg nå og i resten av denne boka skriver om termodynamikk, snakker jeg om varme. Effekten utregnet ved hjelp av dyne.