Budućnost| Ekologija| Na današnji dan| Nauka

The heat is on – globalno zagrevanje

nsarski RSS / 15.05.2011. u 16:45

Fourier.jpeg

Kada “prirodnjacima” pomenete ime Jean Baptiste Joseph Fourier – a, najveći broj njih pomisli na Furijeove redove i Furijeovu transformaciju - evo, kladim se da su Vučko i Novković odmah na to pomislili. I on jeste zaista slavan zbog tih otkrića koja danas svaki student tehnike ili prirodnih nauka mora da savlada.  Medju ljudima koji se prirodnim naukama ne bave, ime ovog čoveka i njegovih redova možda ne znači ništa, ali će vam skoro svako reći da zna da se bilo koji zvuk može razložiti na svoje sastavne delove - proste harmonike – što je suština Furijeovog otkrića u ovoj oblasti.

Medjutim, ovaj genijalni matematičar 19. veka se bavio i drugim oblastima nauke, uključujući i matematičku formulaciju protoka toplote, i toplotnim pojavama uopšte, i prvi je čovek koji je formulisao koncept i efekat “staklene bašte“. Oni koji se danas bave problemom globalnog zagrevanja, navode Furijea kao začetnika i prvog istraživača koji se zagrevanjem Zemlje ozbiljno bavio.

Naime, godine 1824. Fourije je sebi postavio sledeće pitanje: ako se Zemlja nalazi u kosmosu pored užarene lopte (Sunce) koja je svakog dana obasjava toplotnim zracima, zašto onda temperatura Zemlje ne poraste i postane ista kao i temperatura Sunca? Da podsetim, površinska temperatura Sunca je oko 6000 stepeni (u središtu Sunca ona je oko 20 miliona stepeni i ta ogromna energija podstiče nuklearnu fuziju koja proizvodi energiju Sunca ).  Pošto je površinska temperatura Zemlje mnogo niža od 6000 stepeni, Furije je zaključio da Zemlja veliku količinu toplote koja joj stiže sa Sunca emituje nazad u prostor nevidljivim zračenjem, tzv. infracrvenim zračenjem. Ako bi sada izračunali temperaturu Zemlje, uzimajući ovu pretpostavku o infracrvenom zračenju u obzir, onda bi dobili da je prosečna temperatura na Zemlji daleko ispod tačke mržnjenja, negde oko -200 stepeni, što takodje nije tačno. Furije je tada zaključio da ključnu ulogu mora da ima atmosfera koja obavija našu planetu: kao što staklo u staklenoj bašti zadržava toplotu u bašti, tako i atmosfera oko Zemlje zadržava deo toplotnog zračenja koje Zemlja emituje i vraća je nazad. Svoja zapažanja i matematičke proračune o ovom pitanju Furije je objavio 1824. godine u radu Remarques generales sur les Temperatures du globe terrestre et des espaces planetaires.      

 

Medjutim, originalno Furijeovo objašnjenje nije sasvim tačno. Pre svega u atmosferi Zemlje ne postoji nikakvo staklo (Furije je kao model uzeo staklenu kutiju) koje bi vraćalo emitovanu toplotu nazad na Zemlju. Danas se zna da u Zemljinoj  atmosferi postoje gasovi (ugljen dioksid i vodena para, pre svega) koji apsorbuju toplotu izračenu od Zemlje i na taj način stvaraju sličan efekat toplotne izolacije kao da se Zemlja nalazi pod staklenikom povećavajući tako njenu temperaturu. (Ilustracije radi, Mesec nema nikakvu atmosferu, osim u tragovima, pa temperatura osvetljene strane Meseca dostiže i +110 stepeni, dok je na neosvetljenoj strani ona oko –150 stepeni.). Ovo otkriće o ugljen dioksidu i vodenoj pari kao upijačima toplote je napravio Džon Tindal (John Tyndall) 1859. godine, a Svante Arenius (Svante Arrhenius) je 1896. pokazao da bi se dupliranjem količine ugljen dioksida u atmosferi (sagorevanjem uglja, na primer), prosečna temperatura Zemlje povećala za 5 do 6 stepeni. Ovo može da nam se učini kao zanemarljivo zagrevanje, ali treba se podsetiti da je tokom poslednjeg Ledenog doba, prosečna temperatura planete bila svega oko 6 stepeni niža od današnje. Šta će se tačno desiti ako se ona poveća za još 6 stepeni niko pouzdano ne zna.

Čak ne postoji ni opšta saglasnost oko ovog broja od 6 stepeni. Matematički modeli su komplikovani, pa se pominju manja zagrevanja (od 1,5 do 4 stepena), itd. Fizički procesi koji su uključeni se ne znaju sasvim precizno, broj varijabli je veliki, i matematički modeli su samo simplifikacija realnog stanja, pa je nejasno koliko verno oni uspevaju da simuliraju pravo stanje stvari. Jednostavno, sistem je suvise kompleksan da bi njegovo ponašanje moglo pouzdano da se predvidi.

Ipak, sedamdesetih godina prošlog veka je postignut konsenzus medju klimatolozima da povećanje količine ugljen dioksida u atmosferi može da dovede do globalnog zagrevanja. Takodje se pouzdano zna da ljudske aktivnosti (sagorevanje i slično) dovode do povećanja koncentracije ovog gasa u atmosferi. Najzad, merenjem je ustanovljeno i da se nivo mora i okeana povećava usled otopljavanja.

Poznato je da se količina ugljen dioksida u Zemljinoj atmosferi menjala tokom istorije planete i da se temperatura menjala zajedno s tim, ponekad skokovito, usled vulkanskih i drugih aktivnosti, na primer. Utvrdjeno je da se ciklus Ledenih doba može precizno dovesti u vezu sa ciklusima povećanja, ili smanjenja, ugljen dioksida u atmosferi. 

Poslednjih 40 godina se istraživanje relevantnih fenomena razvija, osnovani su instituti i drugi centri koji se proučavanjem globalnog zagrevanja ozbiljno bave. Nažalost, zbog politizacije ovog problema, u javnost se lansiraju apokaliptične, alarmantne i manje alarmantne vesti, problem se prebacuje na nenaučni teren i postaje deo političkih programa raznoraznih stranki i pokreta. Ovo, u principu, ne mora da bude loše, ali ovakav pristup se, ponekad, pretvara i u lakrdiju kao kad je nedavno član britanskog parlamenta ustvrdio da korišćenje kokaina u Ujedinjenom Kraljevstvu pogoršava situacija sa globalnim zagrevanjem. O drugim sličnim glupostima što manje rečeno, tim bolje. Globalno zagrevanje, ako do njega dolazi, je suviše ozbiljan problem da bi se prepostio političarima.

Kakve bi posledice mogle biti usled globalnog zagrevanja? Prvo, pojava velikih suša bi dovela do smanjenja poljoprivrednih prinosa, a time značajno pogoršala situaciju sa hranom na planeti (ta situacija je već kritična iz mnogih drugih razloga). Zatim, topljenje permanentno zaledjenih teritorija bi podiglo nivo mora i ugrozila život stanovništvu blizu obala. Veliki deo Bangladeša bi bio poplavljen, život u Tokiju, Njujorku, Šangaju, Londonu, itd., bi takodje bio ozbiljno ugrožen. Ekosistemi bi bili poremećeni, mnoge vrste bi nestale ili bi se njihov broj dramatično smanjio. Najzad, kao “efekat leptira” u tzv. Teoriji haosa, globalno zagrevanje može da dovede do velikih, nepovratnih i neočekivanih  poremećaja celokupne klime na našoj planeti koji bi poremetili život svih nas. Sve ovo može da se desi, ali niko ne zna pouzdano da li će se desiti i u kolikoj meri.

U svakom slučaju, čak i pri najgorem scenariju, neće zavladati opšta katastrofa po ljudski rod, i nećemo biti svi zbrisani sa lica Zemlje. Mnogi će preživeti i prilagoditi se novim uslovima na planeti.

Suočeni sa ovim razumevanjem, šta može svako od nas da uradi? Pa, postoje tri mogućnosti. Možemo da proglasimo da je cela priča o globalnom zagrevanju lažna i da ne radimo ništa. To je lako. Možemo, potom, da dignemo ruke u očajanju i ogorčenju, prepustimo se gorkoj sudbini, i opet ne radimo ništa. I to je lako. I možemo, najzad, da pokušamo da razumemo sve uzroke i posledice ovog problema, i trezveno pridjemo njegovom rešenju, bez političke ostrašćenosti. Ovo je malo teže, ali, cini mi se, jedina smislena reakcija u situaciji u kojoj se trenutno nalazimo.

Najzad, možda je globalno povećanje temperature dobra stvar. Furije je verovao da toplota ima lekovito dejstvo na ljudski organizam pa je pri kraju života živeo ogrnut ćebetom u svom pregrejanom pariskom stanu (još jedan primer da genijalni ljudi mogu istovremeno da veruju u totalne glupost).

Na dan 16. maja 1830. godine, pre tačno 181 godine, Joseph Fourier je, po običaju, šetao po svom pregrejanom stanu ogrnut ćebetom (a bio je maj, da podsetim) jer je verovao u lekovito dejstvo povišene temperature. U jednom trenutku se spopleo o to ćebe, i pao niz stepenice stana u sopstvenu smrt. 

 



Komentari (122)

Komentare je moguće postavljati samo u prvih 7 dana, nakon čega se blog automatski zaključava

trener92 trener92 23:41 15.05.2011

!



Možemo da proglasimo da je cela priča o globalnom zagrevanju lažna i da ne radimo ništa.
Još jedna teorija zavere ,klasična

!
jedan.kub jedan.kub 00:28 16.05.2011

Da li je istina ili nije

Sve jedno, ja ću ipak u mojoj bašti da napravim hladovinu.
fantomatsicna fantomatsicna 02:18 16.05.2011

Re: Da li je istina ili nije

član britanskog parlamenta ustvrdio da korišćenje kokaina u Ujedinjenom Kraljevstvu pogoršava situacija sa globalnim zagrevanjem.


O da koliko li je on koristio pre tog govora...
blogov_kolac blogov_kolac 02:44 16.05.2011

A da obrnemo sve naglavačke?

Efekat staklene bašte nije PROBLEM, on je REŠENJE PROBLEMA za čovečanstvo

A kako drugačije tokom ovog milenijuma da izvršimo kolonizaciju Marsa, ako ne uz pomoć blagotvornog uticaja koje naglo zagrevanje planete izazvano čovekovim uticajem donosi
dilan_dog_93 dilan_dog_93 07:56 16.05.2011

Ista temperatura

Naime, godine 1824. Fourije je sebi postavio sledeće pitanje: ako se Zemlja nalazi u kosmosu pored užarene lopte (Sunce) koja je svakog dana obasjava toplotnim zracima, zašto onda temperatura Zemlje ne poraste i postane ista kao i temperatura Sunca?

Hm, razumem da bi tako posmatrano temperatura na Zemlji trebalo da bude veca nego sto jeste, ali otkuda pretpostavka da zbog zagrevanja od strane Sunca temperatura na Zemlji treba da bude ista kao na Suncu?
nsarski nsarski 08:40 16.05.2011

Re: Ista temperatura

Hm, razumem da bi tako posmatrano temperatura na Zemlji trebalo da bude veca nego sto jeste, ali otkuda pretpostavka da zbog zagrevanja od strane Sunca temperatura na Zemlji treba da bude ista kao na Suncu?


Pa, argument je prilicno jednostavan (i naivan). Pretpostavimo da sva toplota koja dolazi od Sunca ostaje na Zemlji (tj. da Zemlja ne zraci). U tom slucaju Zemlja ce se zagrevati sve dok se ne uspostavi toplotna ravnoteza, odnosno dok se temperature dva tela ne izjednace (prema Njutnovom zakonu o prenosu toplote). Posle dovoljno dugo vremena, temperatura na Zemlji ce se izjednaciti sa temperaturom Sunca.

Razume se, kada se Zemlja zagreva, ona i zraci, ali to je u pocetku argumenta eliminisano kao pretpostavka.
Hansel Hansel 09:23 16.05.2011

Re: Ista temperatura

Evo jednog prikaza toplotne raspodele:

alselone alselone 09:25 16.05.2011

Re: Ista temperatura

nsarski

Razume se, kada se Zemlja zagreva, ona i zraci, ali to je u pocetku argumenta eliminisano kao pretpostavka.


Zemlja se smatra da je apsolutno crno telo.
Kakva greska:
dilan_dog_93 dilan_dog_93 11:23 17.05.2011

Re: Ista temperatura

Pretpostavimo da sva toplota koja dolazi od Sunca ostaje na Zemlji (tj. da Zemlja ne zraci). U tom slucaju Zemlja ce se zagrevati sve dok se ne uspostavi toplotna ravnoteza, odnosno dok se temperature dva tela ne izjednace (prema Njutnovom zakonu o prenosu toplote). Posle dovoljno dugo vremena, temperatura na Zemlji ce se izjednaciti sa temperaturom Sunca.


Nesto sam naucio
jinks jinks 08:10 16.05.2011

Model

koji ste opisali, koliko sam razumeo, predstavlja opis trenutne termicke ravnoteze na Zemlji, i potencijalne uzrocnike koji mogu dovesti do promene trenutnog stacionarnog stanja.

Da li postoji analiza kako se doslo do tog stacionarnog stanja? Ne znam, pre vise milijardi godina Zemljina povrsina je bila mnogo zagrejanija ... i kojim se sve procesima doslo do onoga sto imamo danas, i sta je u tom procesu bilo dominantan faktor.

Sta je dominanto hladilo Zemlju i koja su to dva ili vise faktora koji trenutno regulusu, odnosno odrzavaju srednju temperaturu Zemlje u jednom vrlo uskom opsegu vrednosti (pogotovo kada se uzme u obzir opseg mogucih vrednosti kroz koje bi temperatura u raznim scenarijima na Zemlji mogla da se seta ... vise hiljada) od nekih 40tak stepeni?

Da li su to emisija u svemir kroz zracenje ili kroz isparavanje vode kao faktor hladjenja, i efekat staklene baste kao efekat regulacije i odrzavanja stacinonarnog stanja potrebnog za zivot ... ili je nesto trece u pitanju? I da li se jezgro Zemlje hladi kroz eone, ili je i njegova temperatura stabilna na nekoj vrednosti?

p.s.

Glede Furijea ... mozda je od same analize signala stariji utisak o moci ortogonalnih razvoja, odnosno ortogonalnih projekcija uopste ... kao koncepta koji omogucava da se unese nekakav red u mnogo toga.
nsarski nsarski 09:27 16.05.2011

Re: Model

Da li postoji analiza kako se doslo do tog stacionarnog stanja? Ne znam, pre vise milijardi godina Zemljina povrsina je bila mnogo zagrejanija ... i kojim se sve procesima doslo do onoga sto imamo danas, i sta je u tom procesu bilo dominantan faktor.

Pa, postoje prihvacene teorije. Uglavnom, prica pocinje sa nastankom Meseca koji se od Zemlje odvojio sudarom Zemlje sa planetom zvanom Theia. Taj "big splat" je animiran na ovom sajtu.
Kao posledica tog sudara, Zemlja je postala uzarena lopta na temperaturi od oko 2000 stepeni, dakle zracila je slicno kao i Sunce. Tada je pocela rapidno da se hladi. Kada se temperatura dovoljno smanjila, i kada se formirala voda u tecnom stanju, i kada je nastao zivot na planeti, ta rana biosfera je bila u velikoj meri odgovorna za hemijski sastav atmosfere. Nastankom slozenijih zivotnih formi, a posebno biljki, u atmosferi je poceo da se akumulira kiseonik. U svakom slucaju, monogo kasnije, Zemlja je bila dovoljno zagrejana da su u Sibiru rasle palme, na primer. (Mislim, ovo je samo jedan sasvim grub summary procesa koji je trajao oko 3 milijarde godina). Usput su se desavale vulkanske aktivnosti, formiranje kopna, pomeranje kopnenih masa, itd.
Sve zajedno, hemijski sastav Zemljine atmosfere se menjao, i temperatura je dostigla priblizno ovu vrednost koju poslednjih 100+ miliona godina imamo. Ocevidno, bilo je potrebno mnogo vremena da se sadasnja temperaturska ravnoteza postigne.
Cak i kada bi doslo do najdrasticnijih posledica globalnog zagrevanja, prosecna temperatura na Zemlji se ne bi mnogo promenila, ali bi nama zivot bio dramaticno promenjen.

Glede Furijea...njegova dekompozicija na proste harmonike je prvi primer ortogonalnih dekompozicija kakve se koriste danas u kvantnoj mehanici. Formulacija Hilbertovih prostora je odmah tu, iza coska


EDIT: Zapravo, situacija je konceptualno prilicno jednostavna. Kada je kolicina toplote koja stize na Zemlju jednaka kolicini toplote koju Zemlja emituje, onda je temperatura Zemlje stabilna. Buduci da je emisija toplote sa Sunca priblizno konstantna, sve se svodi na to da razumemo koliko toplote Zemlja od sebe emituje. A to zavisi, pored ostalog, od sastava Zemljine atmosfere - kad se on promeni (posebno ako se u njoj nagomilaju gasovi koji apsorbuju toplotu) onda se i temperatura na Zemlji promeni i, posle dovoljno dugo vremena, uspostavi nova dinamicka ravnoteza.
Recimo, ispod okeana se nalaze velike kolicine metana koji je kao greenhouse gas mnogo stetniji od CO2. Ako bi se, nekim slucajem, taj metan oslobodio u atmosferu, doslo bi do kataklizmickih (s ljudske tacke gledista) poremecaja u klimi Zemlje.
jinks jinks 12:09 16.05.2011

Re: Model

Znaci, i zivot je imao znacajan udeo u regulaciji temperature na povrsini Zemlje (temperature koja opet sama po sebi i utice na zivot).

I sta je u tom odnosu uopste i starije: promena u zivotu ili promena uslova u kojima zivot opstaje (medju koje spada i temperatura) ... posto sada imamo primer da su promene u zivotu (industrijska revolucija i slicno) uticale na promenu uslova zivotne sredine. Mozda se to i ranije desavalo na neki manje ocigledan nacin.
Biljana 77 Biljana 77 11:27 17.05.2011

Re: Model

prosecna temperatura na Zemlji se ne bi mnogo promenila, ali bi nama zivot bio dramaticno promenjen.

To je ono što mislim da ljudi slabo kapiraju... kao -šta je par stepeni na tolikom prostoru i u tolikom vremenskom rasponu. A kad bi pokušali da zamisle količinu energije koja se u tom procesu oslobodi pa da to uporede sa raznim bombama i sl. (inače čudo jedno kako ljudi vole ta poređenja) stekli bi kakvu - takvu sliku.
jasnaz jasnaz 10:12 16.05.2011

NE

nsarski nsarski 10:21 16.05.2011

Re: NE

jasnaz




BRIGA




Divan spot! Hvala jasnaz.

Za tebe jedna pesma Kurta Vonegata koje se cesto setim:



Requiem (Vonnegut):

When the last living thing

has died on account of us,

how poetical it would be

if Earth could say,

in a voice floating up

perhaps

from the floor

of the Grand Canyon,

“It is done.”

People did not like it here.
jasnaz jasnaz 11:59 16.05.2011

: poNEki poMAlo

nsarski




“It is done.”

People did not like it here.






kukusigameni kukusigameni 11:01 16.05.2011

Uticaj globalnog zagrevanja...

... na francusku fudbalsku reprezentaciju!


nsarski nsarski 11:04 16.05.2011

Re: Uticaj globalnog zagrevanja...

mnenadic mnenadic 13:59 18.05.2011

Re: Uticaj globalnog zagrevanja...


A, jeli ođe što gorjelo?!
princi princi 15:13 16.05.2011

Да, Фурије, мајстор анализе

Дванаесто дете свог оца и девето своје мајке, рођен у Оксеру. Кажу да је са 13 година, као студент Војне академије у Оксеру, крао свеће како би ноћу, док сви други спавају могао да учи математику. Током Француске Револуције, испрва је био равнодушан, но је временом постао ватрени заговорник "владе слободне од краљева и свештеника" (био хапшен 2 пута, једном замало изгубио главу). После Револуције подучавао у Паризу и служио као стални Наполеонов секретар у Египту (неки људи га и данас знају као египтолога, потпуно несвесни његових доприноса математици и физици).

Сјајан текст, Шарски. Има ли кога по српским телевизијама да овом човеку да паре да прави научно-популарне програме за децу? Режија: Срђан Митровић, музика: зна се, Лончаревичка, :)...
rivermerchant rivermerchant 20:06 19.05.2011

better specimens of humankind sought

Na dan 16. maja 1830. godine, pre tačno 181 godine, Joseph Fourier je, po običaju, šetao po svom pregrejanom stanu ogrnut ćebetom (a bio je maj, da podsetim) jer je verovao u lekovito dejstvo povišene temperature. U jednom trenutku se spopleo o to ćebe, i pao niz stepenice stana u sopstvenu smrt.

Doesn't sound like much of a happy end, but let's not give up hope that ignorance and general apathy on some presumed grounds may in fact lead to serendipitous bliss.

Also, it stands to wonder if we as a collective are acting much like a sizable group of passive bystanders witnessing a demise of something that would have been preventable by our accountability if only we didn't assume someone/everyone else is just about to 1) step in to help, and 2) pronounce us crazy for doing it.
nsarski nsarski 16:00 20.05.2011

Re: better specimens of humankind sought

Doesn't sound like much of a happy end, but let's not give up hope that ignorance and general apathy on some presumed grounds may in fact lead to serendipitous bliss.

Also, it stands to wonder if we as a collective are acting much like a sizable group of passive bystanders witnessing a demise of something that would have been preventable by our accountability if only we didn't assume someone/everyone else is just about to 1) step in to help, and 2) pronounce us crazy for doing it.

OK, rivermerchant, it is not a happy end, and neither is his belief in healing quality of heat very smart. It was 19th century, for heaven's sake! As I said above, we can do nothing - that's easy. And it usually leads to
I think it does not take betters specimens of humankind to do it, just better informed. People are not stupid, just mismanaged.

Arhiva

   

Kategorije aktivne u poslednjih 7 dana