Kilka miesięcy temu w artykule Jaki CO2 ma wpływ na ocieplenie klimatu? napisałem, że podstawową przyczyną wzrostu temperatury powietrza jest jego podgrzewanie (pierwszą z trzech najważniejszych). Wielu moich rozmówców, szczególnie tych, którzy lobbują energetykę jądrową twierdzi, że wzrost temperatury spowodowany ogrzewaniem podczas produkcji i zużywania energii elektrycznej jest znikomy w porównaniu do energii utraconej przez Ziemię w wyniku promieniowania.
Chodzi oczywiście o promieniowanie elektromagnetyczne, którego źródłem są ciała (niezależnie od ich stanu skupienia) znajdujące się w temperaturze wyższej od zera bezwzględnego. Za emisję promieniowania cieplnego odpowiedzialna jest energia ruchu cieplnego atomów i cząsteczek w obserwowanym ciele. Wraz ze wzrostem temperatury rośnie ilość energii, jaką ciało wysyła w formie fali o danej długości. Jeżeli zsumujemy energie wysyłane dla poszczególnych długości fal, to otrzymamy całkowitą energię, jaką w czasie jednej sekundy wysyła jeden metr kwadratowy powierzchni tego ciała. Rachunki wykorzystujące wyższą matematykę prowadzą do wniosku, że emitowana energia jest proporcjonalna do czwartej potęgi temperatury ciała wyrażonej w kelwinach. Jest to ujęte w prawie Stefana‑Boltzmanna : E= σ* T do potęgi 4. Gdzie σ = 5,67 * 10 do potęgi -8. Więcej na ten temat na platformie edukacyjnej Ministerstwa Edukacji i Nauki.
W ciągu miliardów lat energia oddawana przez Ziemię zbilansowała się z tą, która dociera do nas ze Słońca i jakby nie człowiek, zmiany średniej temperatury powietrza trwałyby tysiące a może nawet miliony lat. Nie ma więc sensu analizować całej oddawanej przez Ziemię energii w kosmos. Dlatego ja w swoich obliczeniach posłużę się powyższym wzorem do obliczenia energii oddawanej przez Ziemię przed podgrzaniem i po podgrzaniu atmosfery przez ludzi w ciągu roku. Różnica w tych energiach pozwoli nam oszacować skalę, ile z oddanej przez nas do atmosfery energii (zgodnie z zasadą zachowania energii) ulatuje w przestrzeń międzyplanetarną.
Meteorolodzy na podstawie danych historycznych ustalili, że w ciągu ostatnich 150 lat średnia temperatura atmosfery wzrosła o 1° Celsjusza. Jakby temperatura rosła cały czas tak samo to rocznie wzrastałaby o 0,006 °Celsjusza (1/150).
Zakładamy średnią temperaturę w Mezosferze (najwyższa warstwa atmosfery) na początku roku -93,15 °C czyli 180 °K. Wtedy temperatura na koniec roku wyniesie 180,006 ° K. Korzystając ze wspomnianego wcześniej prawa Stefana‑Boltzmanna, na początku obliczę moc jaką emituje Ziemia przed ogrzaniem:
E = σ* T do potęgi 4 = 5,67/100000000 * 180*180*180*180 = 59,5214 W/m² (J/s*m²)
Następnie po roku ogrzewania:
E = σ* T do potęgi 4 = 5,67/100000000 * 180,006*180,006*180,006*180,006 = 59,5293 W/m² (J/s*m²)
Różnica wynosi 0,0079 W/m². Mnożąc przez 510 100 000 km² powierzchni, moc dla całej Ziemi wynosi 4 TW.
Nie trudno zauważyć że nie jest to duża wartość dla naszej planety. W ciągu całego roku Ziemia wyemituje 35 tys TWh energii. Specjaliści od elektrowni jądrowych szacują, że roczne zużycie energii na Świecie wynosi 171 tys. TWh. Tylko 20% energii (35/171) wprowadzonej do atmosfery ulotni się w postaci promieniowania.
Z tego wynika że podgrzewanie atmosfery węglem, gazem, EJ itd., oraz zużywanie każdej energii elektrycznej (OZE też) pozostawia w atmosferze energię, która ociepla klimat. A to nie jedyny powód wzrostu temperatury na Świecie. Dochodzi ulotniony metan, brak lasów, duża ilość ludzi, pożywienia dla nich itd.
