Q&a SeriesYou kysyi

kysyit: miten hiilidioksidi pääsee niin korkealle ilmakehään?

by Charlotte Munson/September 23, 2020

21.-27. Syyskuuta vietetään New Yorkissa Ilmastoviikkoa. Liity joukkoomme, jossa on online-tapahtumia ja blogikirjoituksia, jotka käsittelevät ilmastokriisiä ja osoittavat meitä kohti toimintaa. Tällä viikolla omistamme sinä kysyit-sarjamme ilmastonmuutokseen liittyvien lukijakysymysten käsittelylle.

seuraavan kysymyksen esitti eräs lukija, ja vastaus tulee ilmastotutkija Ángel Muñozilta.

Q:

miten CO2 pääsee korkealle ilmakehään? Kun ominaispaino on noin 1,5, sen pitäisi pudota maahan jäähtyessään noustessaan. Lentoyhtiöiden mukaan 30 000 jalan korkeudessa on -40 astetta. Miksi tai miten hiilidioksidi pääsee ilmakehään?

A:

Ángel Muñoz on associate research scientist in the International Research Institute for Climate and Society and Lead the Latin American component of the Columbia World Project ”Adapting Agriculture to Climate Today, for Tomorrow” (ACToday). Hän on myös omistautunut viinintuntija ja on kuvassa Carménère grapevines Chilessä.

hiilidioksidi on kaasu. Kaasun tiheys kasvaa lämpötilan viiletessä. Koska lämpötila siis laskee korkeammissa korkeuksissa, kaasut tihenevät korkeammissa korkeuksissa. Tiheämmät esineet uppoavat painovoiman vetäminä. (Itse asiassa painovoima vetää kaasumolekyylejä kohti maan pintaa, mikä ylläpitää ilmakehäämme.) Eri kaasuilla on myös erilaiset molekyylipainot. CO2 on raskaampaa kuin happi, joten voimme odottaa jokaisen CO2-molekyylin painuvan happimolekyylikerroksen alle. Yleistäen tämän ajatuksen muihin ilman kaasuihin voisimme päätellä, että tämä johtaisi täydellisesti kerrostuneeseen ilmakehään, jossa olisi erilliset kerrokset kutakin kaasutyyppiä.

voimme nähdä esimerkin kerrostuneesta tunnelmasta viinipullon sisällä. Kun pullo suljetaan, viinin pinnan ja korkin pohjan välinen ilma sisältää sekä happea että hiilidioksidia. Koska CO2 on raskaampaa kuin happi, painovoima pakottaa CO2-molekyylit muodostamaan” kerroksen ” happimolekyylien alle, mikä auttaa erottamaan viinin hapesta. Viinin toivottavat ominaisuudet, kuten maku ja haju, alkavat muuttua, kun neste on täysin altistunut hapelle. Ilman tiivistetyn pullon sisällä olevaa kerrostumaa meillä ei olisi tuota CO2-tyynyä, joka suojaisi viiniä hapelta, jolloin avaamaton viini saisi paljon lyhyemmän säilyvyysajan tai muuttaisi sen jopa etikaksi ajan myötä.

Maan ilmakehä ei ole kuin suljetun viinipullon sisällä oleva ilma. Ilmakehän kaasut sekoittuvat hyvin, eivät kerrostu. Tämä johtuu diffuusion voimasta. Kaasumolekyylit haluavat liikkua, ja ne laajenevat täyttääkseen tilavuuden, jonka sisällä ne ovat. Suljettuna tiiviisti suljettuun astiaan, kuten korkkattuun viinipulloon, jonka lämpötila on vakio noin 52-57 astetta, kaasuilla ei ole tilaa tai tarpeeksi ”jännitystä” laajentua ja liikkua. Ne asettuvat kerroksiksi lähinnä molekyylipainojensa perusteella. Maan ilmakehä on kuitenkin paljon avarampi kuin viinipullo. CO2 hajoaa vasta noin 80 kilometrin päässä maan pinnasta, mikä antaa ilmakehän kaasuille valtavan laajuuden miehitettäväksi. Auringosta ilmakehään säteilevän lämmön vaikutuksesta molekyylit liikkuvat nopeasti. Kun ne törmäävät toisiinsa (esimerkiksi 63 F-asteessa CO2-molekyylit törmäävät toisiinsa noin 7 miljardia kertaa sekunnissa), kaasumolekyylit sekoittuvat toisiinsa sen sijaan, että ne asettuisivat kerrostuneisiin kerroksiin. Se on pääasiassa diffuusio, joka mahdollistaa CO2: n integroitumisen korkeammissa korkeuksissa kuin mitä sen molekyylipaino yksinään antaisi ymmärtää, vaikka siihen liittyy myös muita prosesseja, kuten voimakas nousuvirtaus ja syöksyvirtaukset.

käsintehty piirros, joka selittää viinipullon eri voimat suhteessa maan ilmakehään. Kuva: Ángel Muñoz

samoin, kun viinipullo avataan ensimmäistä kertaa ja tuodaan kellarista lämpimämpään huoneenlämpöön, vangituista kaasuista tulee osa suurempaa ilmakehää. Kaasumolekyylit sekoittuvat, ja kun pullon tyhjiötiiviste on rikkoutunut, korkin vaihtaminen tarkoittaa, että hyvin sekoittuneet molekyylit jäävät pulloon, kun vaihdat korkin itse. Happi pääsee nyt viiniin, mikä lopulta saa viinin maistumaan ” pois.”Jokainen, joka on avannut viinipullon ”antaakseen sen hengittää” ennen sen juomista, tietää, että jokin määrä hapetusta voi parantaa viinin makua, mutta lopulta hapetus turmelee nuo haluttavat ominaisuudet. Muista siis nauttia vastuullisesti pullo viiniä muutaman päivän sisällä parhaan maun saavuttamiseksi. Ja muista, että jopa lentokoneessa, joka on 30000 jalan korkeudessa, avoimen viinipullon kaasumolekyylit sekoittuvat samaan tapaan kuin muuallakin ilmakehässä!

saadaksesi lisätietoja siitä, miten hiilidioksidi vaikuttaa ilmastonmuutokseen, katso nämä julkaisut: miten hiilidioksidi tarkalleen aiheuttaa ilmaston lämpenemistä? ja jos CO2 on vain 0,04% ilmakehästä, miten se edistää ilmaston lämpenemistä?

More ”kysyit” Q &As

miten hiilidioksidi tarkalleen ottaen aiheuttaa ilmaston lämpenemistä?Kysyit: miksi tulivuorenpurkauksia on niin vaikea ennustaa?Kysyit: Mitä Ilmastonmuutokseen sopeutuminen vaatii?

Got a burning science question? Lähetä meille sähköpostia tai viesti Instagram.