Koldioxiden i atmosfären, det är ju nästan ingenting, eller?

Växthusgaser spelar pin-ball med IR-fotoner (värme). Dess molekyler reagerar, likt stämgafflar, på olika [1] frekvenser. När de vibrerar [2] sprids värmen vidare till omgivningen.

Men det är ynka 400 miljondelar koldioxid i atmosfären, det är ju nästan ingenting!

Alla sifferuppgifter i fortsättningen är ungefärliga men avviker föga från de faktiska. Vid havsytans nivå är lufttrycket 1 kg/cm². Luften består av 78% kväve (N₂ med molekylvikten Mv=28), 21% syre (O₂, Mv =32), 0,9% argon (Ar, atomvikt=40) resten diverse gaser med 0,04% koldioxid (CO2, Mv=44). Molekyl- och atomvikter är tillräckligt lika för att jämföras med varandra.

Kemister använder begreppet Mol. Det är antalet atomer eller molekyler som finns i ett ämne. Syrgas har molekylvikten 32 och 32 gram består då av 6.02 * 10²³ molekyler (Avogadros tal).

Exempel: Antag att Jordens befolkning är 6.02 miljarder (jo, jag vet att det är fler men vill göra exemplet lättare) Vi utgör då 10^-14 Mol. 1 Mol är ett ofattbart stort tal men väl belagt inom kemin.

Beräknat på förekomsten av atmosfärens gaser och deras molekylvikter går det att räkna fram att (torr) atmosfär har den genomsnittliga molekylvikten 34. Då en ”luftpelare” med 1 cm² bottenyta vid havsytan har massan 1000 gram betyder det 1000/34 ≈ 29.4 Mol gasmolekyler i luftpelaren, 177 * 10²³ enskilda molekyler/atomer. Av dem är ”ynka” 400 miljondelar koldioxid, 7.08 * 10²¹ stycken,

7 080 000 000 000 000 000 000

Det är antalet ”hinder” i form av växthusgasen koldioxid som värmen från mark och hav ska passera på vägen ut i rymden. Hur stor är chansen att en IR-foton med en frekvens som ”tilltalar” koldioxidmolekyler enkelt slipper förbi? Bara en liten del av Jordens värmestrålning går kortaste vägen rakt ut, de övriga passera längre sträckor och fler hinder innan den eventuellt når rymden.

Notera att alla växthusgaser tillsammans ”behåller” värmeenergi som för närvarande ger 33° högre temperatur än utan dem. Så en hel del slipper ut, inte tu tal om det, men mänskligheten ökar antalet hinder.

OT: En grads höjning av temperaturen innebär att Jordens energiupptag ökar 1/33 ≈ 3%? Känns ett temperaturmål om max 2 grader (6% mer lagrad värmeenergi) lika tilltalande som nyss?

[1] Alla växthusgaser består av tre eller flera atomer. Fler innebär att antalet möjliga resonansfrekvenser ökar. Asymmetrisk fördelning av interna elektriska laddningar förstärker effekten. Jämfört med koldioxid (CO₂) är metan (CH₃) en långt potentare växthusgas men svavelhexafluorid (SF₆) än mer, 23 900 gånger den för koldioxid, sett över en hundraårstid. Som stabil fluorförening är tiden i atmosfären 800 – 3200 år, till all lycka är mängden liten. Se dess många ”stämgafflar” på bilden nedan, svavelatomen är den i mitten.

[2] Värme är en följd av vibrationer i atomer eller molekyler.