Måste man kunna kvantfysik för att förstå växthuseffekten?
I den här tråden är det lätt att få intrycket att klimatförnekare och växthuseffektförnekare är genomgående svagbegåvade. Kanske är det så? Kanske är dessa bara ovanligt okunniga?
Samtidigt så krävs kanske en viss kunskap om kvantfysik om man ska uppnå en god insikt i hur växthuseffekten "fungerar". Jag gör ett försök att förklara enkelt.
Elektromagnetisk strålning och kvanta
Kirchhoff, Stefan, Bolzman, Wien och Planck bidrog alla med viktig kunskap om och förståelse för sambandet mellan temperatur och strålning. Samtidigt är förståelsen begränsad och ofullständig om man inte beaktar dom kvantfysiska fenomenen i sammanhanget.
Partikel-våg-dualiteten
All elektromagnetisk strålning har både partikelegenskaper och egenskaper av att vara en elektromagnetisk våg. Det upptäcktes först genom försök med den
fotoelektriska effekten (förklarad av Einstein). För att ljus ska kunna få elektroner att lämna ett material som belyses så kvävs att frekvensen överskrider ett visst värde. Om frekvensen är för låg så sker ingen emmision, hur mycket man än ökar intensiteten. Förklaringen är att ljuset består av fotoner, som har partikelegenskaper. En foton eller ett fotonkvanta måste ha den energi som krävs för att "lyfta upp" en elektron från t.ex. metallens yta. Energin hos fotonen bestäms av frekvensen och påverkas inte av intensiteten. Med högre intensitet blir det fler fotoner utan att frekvensen ändras.
Vad har det här med växthuseffekten att göra?
Detta är vad som pågår i den växelverkan som pågår mellan Jordens yta och atmosfären. Jorden avger strålning. Vi kallar den värmestrålning eftersom den i hög grad återfinns i IR-området. Strålningen består av kvanta. Många av dessa kvanta finns i det energiområde som krävs för att exaltera energinivån i en H2O eller CO2-molekyl som dom träffar på nästan genast efter att dom lämnat Jordens yta. Kvantat, eller fotonen om man så vill, tas upp av molekylen därför att den finns i ett frekvensband, motsvarande en energinivå, som "lyfter" molekylens energi till en exalterad nivå. Lyftet är kortvarigt och nästan omedelbart avger molekylen en foton, ett energikvanta, med ungefär samma energi. I stort sett i godtycklig riktning. Med ungefär samma sannolikhet neråt, riktat tillbaka mot Jorden, som uppåt. Om det är uppåt eller en bit upp i atmosfären så är chansen stor att kvantat stöter på en ny molekyl, ofta H2O eller CO2, tas upp och avges igen i godtycklig riktning. Om det är neråt och nära Jorden så är chansen stor att kvantat träffar Jorden och växthuseffekten är ett faktum. Det är en liten andel av dessa kvanta, dom som växelverkar med växthusgaser i atmosfären, som kommer så långt upp att dom lämnar Jordens atmosfär och försvinner ut i rymden. Många fler kommer tillbaka till Jorden och värmer denna.
Allt detta går att mäta. Det har gjorts och görs. På Jordens yta, i atmosfären och med satelliter i rymden. Detaljkunskapen om vad som händer i atmosfären är god, även om t.ex. moln gör bilden lite mer komplex än vad jag antyder ovan.
–