Τι είναι η μοριακή δομή του CO2 που κάνει ένα αέριο θερμοκηπίου, ενώ άλλα μόρια στην ατμόσφαιρα δεν είναι;
1. Δονητικές λειτουργίες και υπέρυθρη ακτινοβολία:
* Λυγισμένο σχήμα CO2: Το μόριο διοξειδίου του άνθρακα (O =C =O) είναι γραμμικό, με το άτομο άνθρακα στο κέντρο και δύο άτομα οξυγόνου και στις δύο πλευρές.
* Λειτουργίες δόνησης: Αυτή η γραμμική δομή επιτρέπει στο CO2 να δονείται με συγκεκριμένους τρόπους, όπως μια άνοιξη. Αυτές οι δονήσεις περιλαμβάνουν:
* Συμμετρική έκταση: Και τα δύο άτομα οξυγόνου απομακρύνονται από το άτομο άνθρακα ταυτόχρονα.
* ασύμμετρη τέντωμα: Ένα άτομο οξυγόνου κινείται προς το άτομο άνθρακα ενώ ο άλλος απομακρύνεται.
* κάμψη: Το μόριο κάμπτεται εμπρός και πίσω.
* Απορρόφηση υπέρυθρης ακτινοβολίας: Όταν η υπέρυθρη ακτινοβολία (ένας τύπος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας) χτυπά ένα μόριο CO2, μπορεί να ταιριάζει με τα επίπεδα ενέργειας αυτών των δονητικών τρόπων. Αυτό σημαίνει ότι το μόριο CO2 απορροφά την ακτινοβολία IR.
* Δεν όλα τα μόρια απορροφούν IR: Άλλα ατμοσφαιρικά αέρια, όπως το άζωτο (N2) και το οξυγόνο (O2), έχουν απλούστερες δομές και οι δονητικές τους λειτουργίες δεν ταιριάζουν με τις ενέργειες της ακτινοβολίας IR. Είναι ως επί το πλείστον διαφανές στο IR.
2. Το φαινόμενο του θερμοκηπίου:
* Θερμότητα παγίδευσης: Όταν το CO2 απορροφά την ακτινοβολία IR, δονείται. Αυτή η δόνηση τελικά μετατρέπει την απορροφημένη ενέργεια πίσω σε ακτινοβολία IR, αλλά ακτινοβολείται προς όλες τις κατευθύνσεις. Μερικές από αυτές τις επανασχεδιασμένες ενέργειας ταξιδεύουν πίσω προς την επιφάνεια της γης, συμβάλλοντας στο φαινόμενο του θερμοκηπίου.
* Ενισχυμένο φαινόμενο θερμοκηπίου: Τα αυξημένα επίπεδα CO2 στην ατμόσφαιρα σημαίνουν ότι απορροφάται περισσότερη ακτινοβολία IR, οδηγώντας σε επίδραση θέρμανσης. Αυτή είναι η κύρια αιτία της κλιματικής αλλαγής.
Βασικό σημείο: Οι ειδικοί δονητικοί τρόποι CO2, που καθορίζονται από τη γραμμική μοριακή δομή του, επιτρέπουν την απορρόφηση και την εκ νέου εκπομπή της ακτινοβολίας IR, παγιδεύοντας αποτελεσματικά τη θερμότητα στην ατμόσφαιρα.
Άλλα αέρια θερμοκηπίου:
Άλλα αέρια του θερμοκηπίου, όπως το μεθάνιο (CH4), το οξείδιο του αζώτου (N2O) και ο υδρατμός (H2O), έχουν επίσης μοριακές δομές που τους επιτρέπουν να απορροφούν και να εκπέμπουν ακτινοβολία IR, συμβάλλοντας στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Ωστόσο, κάθε αέριο έχει διαφορετικό "δυναμικό υπερθέρμανσης του πλανήτη" με βάση την αποτελεσματικότητά του στην παγίδευση της θερμότητας και της ατμοσφαιρικής ζωής του.
