Vatten känns som ett odramatiskt ämne men tittar man lite närmare är det alldeles tvärtom. Våra kroppar är till mer än 2/3 vatten, H₂O. Varje vattenmolekyl består av en syre– och två väteatomer.

• Syre i gasform (O₂) kan förenklat beskrivas som en molekyl av två kovalent [1] bundna syreatomer. De har vardera 8 positivt laddade protoner och 8 elektriskt neutrala neutroner i atomkärnan. För att atomen skall bli elektriskt neutral omges den av 8 (negativa) elektroner i två ”moln” (orbitaler), ett inre med 2 och en yttre med resterande 6 elektroner. Då de yttre orbitalerna inte är kompletta (8 elektroner) så är syre reaktionsbenäget. Den kan nöja sig med att gå armkrok med en annan syreatom och bilda en syrgasmolekyl.
• Väte i gasform (H₂) är två kovalent bundna väteatomer med vardera 1 proton och 1 elektron som normalt finns i sin lägsta ”bana”, den med lägst energi. Inte heller atomärt väte har sin orbital fylld, där finns en elektron där det finns plats för två.

Vattenmolekylen får speciella egenskaper genom att väteatomer binds hårt till syreatomen (kovalent!) men lite osymmetriskt, de sitter som öronen på Musse Piggs huvud.

Väteatomerna delar vardera ett par elektroner med syret, sammanlagt 4, medan syret fortfarande har 4 för egen del i yttre elektronmolnet [1] (de inre 2 berörs inte). Eftersom alla elektroner repellerar varandra men ändå skall ”få plats” blir lösningen (med lägst energi) att vätemolekylerna hamnar lite på sned.

Bilden ger intryck av väldigt exakta mått, men det är medelvärden! Väteatomerna kan röra sig relativt syreatomen, dels mot och från samtidigt (symmetriskt) eller i mottakt (asymmetriskt). Väteatomernas inbördes vinkel kan också variera, saxa. Beroende på inblandade fjäderkonstanter sker det vid olika frekvenser. Hela molekylen kan också tippa runt i olika plan. Flera olika kombinationer kan inträffa samtidigt vilket ger komplexa resonansfrekvenser som kännetecknar dess funktion som växthusgas.

Då syret har en massivare atomkärna med större positiv laddning kommer de delade elektronerna att tillbringa något mer tid nära syret, den sidan kantrar mot att vara negativ i kontrast till väteatomerna som förefaller mer positiva. Även om molekylen som helhet är elektriskt neutral kommer den vid mycket närgånget betraktande att ha en något mer negativt laddad sida och två lätt positiva ”väteöron”. Den har därför osymmetrisk laddning och vattenmolekylen kallas därför polär vilket ger vatten många unika egenskaper.

När två vattenmolekyler finns tillräckligt tätt intill varandra kommer den enas väteatom att attraheras av den andres syreatom. Det kallas vätebindning, en svag elektrostatisk attraktion, de delar aldrig elektroner och deras inbördes avstånd är dubbelt så stort som den kovalenta bindningen mellan syre och väte i vattenmolekylen. Kraften är liten (ungefär 1/20) jämfört med en kovalent bindning och vid rumstemperatur varar den mindre än 20 picosekunder [2]. Om en bindning löses upp bildas en ny inom 0,1 picosekund. Detta gör att vatten är en vätska som mycket snabbt anpassar sig till omgivningen och är ytterst rörligt.

Har vi många vattenmolekyler tillsammans i rumstemperatur kommer deras inbördes rörelser på grund av värme att oupphörligt skapa och upplösa vätebindningarna. En vattenmolekyl kan delta i allt mellan 0 till maximalt 4 vätebindningar, i det kaos som råder i vatten gäller i genomsnitt 3,4 bindningar.

När vattnets temperatur sjunker minskar de enskilda vattenmolekylernas rörelser och de tar lite mindre plats. Vattnets densitet (täthet) är som störst vid cirka 4 grader och gör att tillräckligt djupa sjöars bottentemperatur är nära konstant +4 grader året om.

Sjunker vattentemperaturen under 4 grader börjar vattenmolekylerna gradvis att anpassa sig till en struktur som tar mer plats, har lägre densitet. Om vattenmolekylernas egenrörelser begränsas kraftigt börjar de ordna sig så att var och en binder till exakt 4 andra, de kristalliserar till is som tar mer plats än i vätskeform, därför flyter is.

När vi når vattnets frystemperatur men innan alla vattenmolekyler ”lugnat ner sig” och binder till fyra andra måste vi avlägsna avsevärda mängder energi/värme. [3] Detta märks tydligt när vi använder is för att kyla en dryck. Upptiningen tar rätt lång tid, men när isen är borta stiger temperaturen i resten mycket snabbt. Om det finns något kvar i glaset, vill säga.

Vätebindningar mellan molekyler är veka i jämförelse med de kovalenta inom vattenmolekylen, men is är trots det starkt! Även om en enskild vätebindning är rätt svag så kommer blotta mängden och det faktum att de är välordnade och långtidsstabila kristallmönster att ge den nödvändiga styrkan. Jag tror att det räcker med 60 cm kärnis för att köra en stridsvagn, men kolla först innan du provar.

Vatten har ytspänning, du kan försiktigt lägga en nål eller ett rakblad på vatten i ett glas och det flyter. Vi har alla sett hur de små skräddarna oförfärat springer på vattnet. Hur kan det gå till? Svaret finns hos vätebindningarna.

Just i vattenytan finns lika många potentiella vätebindningar som i resten av vattnet men inga vänds uppåt/utåt, där finns inget att binda till. Därför kommer fler att binda till vattenmolekylen intill vilket skapar en något högre kraft i sidled än inåt vattenmassan/droppen, det vi kallar ytspänning.

Temperatur är ett mått på molekylernas genomsnittliga vibration. I molekylskalan kan det skilja avsevärt mellan enskilda vattenmolekyler, allt mellan närmast orörlig och upp till mer än tillräckligt för att lösgöra sig från grannarnas vätebindningar. Att det är så märker vi om vi ställer fram ett öppet kärl med vatten. Efter några dagar har vattennivån minskat fullt märkbart även vid rumstemperatur. När vi var borta 5 veckor i sträck var till och med iskuberna i frysens -20 grader betydligt mindre än från början! Enskilda vattenmolekylers energi i kristaller kan alltså, slumpmässigt, bli så hög att de kan skaka sig loss och direkt övergå till vattenånga även i -20 grader, förmodligen lägre.

Vattnets frystemperatur är tämligen konstant men koktemperaturen varierar kraftigt beroende på lufttrycket. Atomer och molekyler i luften motverkar vattenmolekylernas flyktförsök och riktar om dem så att många hamnar i vattnet igen. Först när man når den temperatur/rörelseenergi som gör att merparten vattenmolekyler klarar att lämna vattenytan för gott säger man att det kokar. Då vatten är polärt och domineras av vätebindningar hamnar kokpunkten högt och det går åt rejält med energi för att göra vattenånga/vattengas av en liter vatten. [4]

Sammanfattning: Bindningar mellan atomer/molekyler i is är jämförelsevis starka (det är ändå bara vätebindningar, men många!) med fixerade vinklar/positioner relativt varandra. När temperaturen ökar vibrerar molekylerna allt mer till dess de tappar sina inbördes lägen och kan röra sig som i en vätska. Blir temperaturen ännu högre kan molekylerna frigöra sig helt till en gas.

---

[1[ Fysiker och kemister är mer noga, de använder begrepp som orbital istället. De är funktioner som beskriver sannolikheten att finna en elektron på en speciell plats.

[2] En picosekund är 10^-12 sekunder eller 0,000 000 000 001 sekund

[3] Man måste avlägsna 80 kcal (334 kJoule) för att omvandla 1 kilo nollgradigt vatten till nollgradig is.

[4] Det krävs 540 kcal (2260 kJoule) för att förånga 1 kilo vatten. Att värma är ett sätt, kommer du på något annat?

Journalisten Peter Hadfield* angriper klimatdebatten på ett annorlunda sätt än de flesta, han spårar bakgrunden till mer eller mindre väl grundade påståenden om Jordens klimat, nu och tidigare, här ett exempel:

https://youtu.be/CY4Yecsx_-s

Förfaringssättet är radikalt annorlunda än det vanliga inom bloggosfären och sociala medier som betydligt hellre ägnar sig åt att papegoja vidare det någon annan publicerat. Detta kanske med tanken att ”Jag har sett detta sååå många gånger så det måste vara (tillräckligt) sant!”

I andra sammanhang kan liknande beteenden kallas ryktesspridning och klassas som oetiskt.

---

*) Peter Hadfield gör mängder av YouTubevideos under pseudonymen potholer54.

Undrar just hur många som säger sig intresserade av en seriös debatt om klimatet som tar sig tid att se denna video? Kommentera gärna, positivt eller negativt kvittar lika, här eller på facebook, för att jag ska se att ni bryr er. Eller låt bli, uteblivna röster säger en hel del.

Temperatur är en lättförstådd men tveksam parameter för att förstå effekter av solinstrålning och växthusgaser. Ett långt bättre* alternativ är att summera termisk energi som lagras i Jordskorpan över den nivå där den ”inre värmen” tar över, inklusive hav och ut till och med troposfären. Man bör även räkna in molnens läges- och luftströmmarnas rörelseenergi.

Det låter kanske lite petigt att nämna molnens lägesenergi men rimligen klarnar det när man inser att en försvinnande liten del försörjer vattenkraftverken med råmaterial. Till det kommer att vattnets ständiga cykel till och från molnen renar havs- och annat vatten från många föroreningar samt salt och förser oss med det sötvatten både vi och naturen som helhet så väl behöver.

Temperatur är ett mått på atomers och molekylers genomsnittliga rörelseenergi. Vi är vana att använda Celsiusskalan från låga minus genom behagliga plusgrader och vidare uppåt. Fysiker väljer hellre Kelvin (K) som sätter nollan vid cirka -273.15 grader C och sedan följer samma steg som Celsiusskalan. Den absoluta nollpunkten, den lägsta temperatur som kan existera, är alltså 0 Kelvin.

• Med Kelvinskalan slipper vi felaktiga påståenden som ”+20 C är dubbelt så varmt som +10 C”. Du kanske inte använder detta och förstår varför men onödigt många greppar inte varför det är bortitok.

Vatten är ett av de mest fantastiska och samtidigt underskattade ämnen som finns och jag har skrivit om det på min andra blogg MatFrisk. Vattnet har ett par drastiska ”hopp” i sina egenskaper omkring frys– och kokpunkten. Fryspunkten hos rent vatten är stabil men kokpunkten varierar starkt med omgivningstrycket.

• Nollgradigt vatten (jo jag fuskar med Celsius-skalan) har 80 gånger högre termisk energi än nollgradig is!

När annars stabilt frusna glaciärer, inlandsis i Arktis och Antarktis, ”översomrande” flytande havsis samt permafrost smälter så innebär det rejäla tillskott till Jordens lagrade termiska energi som knappt märks på en global medeltemperatur. Du kan ha lagt märke till att medeltemperaturer i polarområden stiger tydligt mer än globalt, nu kan du ha greppat varför.

Glaciärer är inte bara upplagrad kyla utan i många högt belägna trakter i Himalaya och Anderna är de färskvattentillgångar av oersättligt värde för miljontals människor.

---

*) Med dagens och kommande allseende satelliter bör det vara möjligt och önskvärt att skapa modeller som tar in relevanta mätvärden och övervaka Jordens energisaldo.

Ordet utsläpp används slappt i dagens klimatdebatter. Man bör rimligen skilja mellan den förvaltning av kol som redan finns i den ytliga jorden inklusive växtlighet, vatten och atmosfär till skillnad från egentliga utsläpp där man hämtar olika former av fossilt kol som bundits där under miljontals år.

Det jag kallar förvaltning utgör främst förskjutningar mellan olika lagringsformer men påverkar inte totalmängden. En viss skillnad kan en del som passerar idisslare förorsaka, de bildar metan (CH₄) som har en aktiv roll som växthusgas. Den är inte långlivad och bildar med tiden långtidsstabil koldioxid med begränsad växthuseffekt.

The Earth’s atmospheric methane concentration has increased by about 150% since 1750, and it accounts for 20% of the total radiative forcing from all of the long-lived and globally mixed greenhouse gases (these gases don’t include water vapor which is by far the largest component of the greenhouse effect). Källa: Wikipedia

Fossila fyndigheter som kolgruvor, oljekällor samt gas bildades för miljontals år sedan då en hög koldioxidhalt i atmosfären under lång tid skapade en mycket varm miljö och tillväxten i haven av både fyto– och zooplankton samt växtligheten i den fuktiga landmiljön var enorm.

A fossil fuel is a fuel formed by natural processes, such as anaerobic decomposition of buried dead organisms, containing energy originating in ancient photosynthesis. The age of the organisms and their resulting fossil fuels is typically millions of years, and sometimes exceeds 650 million years. Fossil fuels contain high percentages of carbon and include petroleum, coal, and natural gas. Other commonly used derivatives include kerosene and propane. Fossil fuels range from volatile materials with low carbon to hydrogen ratios like methane, to liquids like petroleum, to nonvolatile materials composed of almost pure carbon, like anthracite coal. Methane can be found in hydrocarbon fields either alone, associated with oil, or in the form of methane clathrates. Källa: Wikipedia

Dessa kolfyndigheter som skapades under årmiljoner från höga koldioxidhalter i atmosfären släpper vi nu ut och oxiderar (förbränner) till koldioxid, i geologiska mått snabbt som en grisblink.

The Carboniferous is a geologic period and system that spans 60 million years from the end of the Devonian Period 358.9 million years ago (Mya), to the beginning of the Permian Period, 298.9 Mya.

Låt mig anta att upplagringen av det som nu utgör fossila kolresurser tog 50 miljoner år och att bearbetningen av dessa till stenkol respektive råolja och gas tagit avsevärd tid. Jag antar, sannolikt mycket generöst, att vi hittills tappat dem på 1/5 av sina innehåll. Med nuvarande tempo skulle förråden räcka sammanlagt 1000 år. Vi tömmer då lagren med rasande takt jämfört med hur de tillkom:

1000/60000000 är cirka 0,000017 av skapandet!

Blås upp en ballong under 20 sekunder, stick sedan hål på den med en nål. Jag antar att den brister inom 1/1000 av en sekund.

0,001/20 är cirka 0,00005 av den tid du blåste.

Att tömma en ballong genom att sticka hål på den är, relativt sett, tre gånger långsammare än den takt vi tömmer Jordens fossila kolförråd.

För att förstå växthuseffekten ens ytligt krävs en del bakgrundskunskaper. Vad gör något genomskinligt för elektromagnetisk strålning, till exempel synligt ljus?

Ljus beskrivs som fotoner, masslösa kvanta där energin är i direkt proportion* till strålningens frekvens (färg). Rött har lägst och violett högst frekvens i det synliga ljuset.

1. Elektroner kan existera helt för sig själva men vanligen i avgränsade energinivåer, orbitaler, i anslutning till en atomkärna men aldrig däremellan. Orbitaler beskrivs matematiskt som sannolikhetsfunktioner, var man sannolikt finner elektronen.**
2. En orbital innanför en yttre kan aldrig förbli ofullständigt besatt och den exciterade elektronen, eller någon annan, faller omgående tillbaka och avger då en foton med en energi som motsvarar dess energiförändring. Om det sker i det synliga området ser vi en färg.
3. När ljus når något ogenomskinligt kommer fotonerna att excitera dess elektroner till en högre energinivå, fotonen förbrukas och slutar existera. När exciterade elektroner faller tillbaka emitteras ljus med föremålets färg, en del av dem ”utåt” som vi ser. Om materialet har atomer/molekyler med elektroner som är ”lätta” att excitera så är chansen stor att fotonerna ”fastnar” redan vid ytan, det ser svart ut.
4. Om däremot ämnet är genomskinligt som t.ex glas eller diamant kommer fotonen aldrig att hitta någon elektron som den förmår excitera och passerar genom ämnet, däremot kommer dess fart att påverkas under passagen vilket återspeglas i ämnets brytningsindex.***

Få ämnen är fullkomligt fria från föroreningar, vad gäller glas kan man från sidan se se att det skimrar i grönt.

Se gärna professor Moriarty vid Nottingham University beskriva genomskinlighet i den underhållande och bildande serien Sixty Symbols.

---

*) Beskrivet i sin enklaste form som E = h * v där E är energi, h är Plancks konstant och v frekvens.

**) För nördar: Att elektronorbitaler inte är exakta ger spektrallinjer viss bredd.

***) Brytningsindex för vacuum är exakt 1, för luft 1.00030 och för diamant 2.417. Det innebär att ljushastigheten i en diamant är 1/2.417, knappa 42% av den i luft. Kall och varm luft har något olika brytningsindex, vilket ger det värmedaller man kan se i solsken över varma asfaltvägar.

I dagens offentliga debatt förefaller emotionella argument vara de allra viktigaste. Hur saker och ting faktiskt förhåller sig tycks däremot sekundärt.

Källa: David Eberhard i GP, https://www.gp.se/ledare/david-eberhard-majoriteten-skräms-till-tystnad-1.20358

Psykologiska försök i klassrum* och verklig påverkan i nationell skala visar med all önskvärd tydlighet att människor i onödigt många sammanhang beter sig som enfaldiga flockdjur snarare än de intelligenta varelser vi har kapacitet vara.

Den polskamerikanska psykologen Solomon Asch lät försökspersoner titta på en linje. Därefter fick de se tre olika långa linjer och uppgiften för dem var att avgöra vilken av de senare, som var lika lång som den första linjen de sett.

Under sin utbildning i beteendevetenskaper vid Umeå Universitet på 60-talet utsattes min fru för motsvarande experiment. Deltagarna skulle jämföra geometriska former och välja den som var rätt enligt frågor. Till en början var alla överens men gradvis började fler och fler svara avvikande. Det hela kulminerade när hennes närmaste väninna i klassen (klasskamrat till oss båda sedan gymnasietiden) också började svara fel. Dock vek min fru inte ner sig för grupptrycket och till slut avslöjade läraren att hon var den första han träffat som inte ens vid något tillfälle gett efter för ett så massivt grupptryck.

Försöket är en utmärkt illustration över grupptryck och hur vi människor styrs av majoriteten. Försökspersonerna vågade inte stå emot och litade inte på sina egna synintryck. Det finns många fler exempel som illustrerar liknande fenomen.

Psykologen Henry Tajfel har i flera experiment visat att gruppen utövar enormt tryck även om den skapats genom t.ex. slantsingling.

Vi tycks inte tycka saker för att vi funderat på det, utan för att gruppen i vår närhet tycker likadant.

Till de nationella experiment jag nämnde hör den tyska nazismen med rötter i krisen efter Första Världskriget. Genom envist hamrande av propagande utmålades judar som på alla sätt underlägsna och utsugare av det tyska folket. Detta skapade ett enormt grupptryck baserat på rädsla för att bli utpekad som ”judevän” vilket under rådande omständigheter var förödande, till och med livsfarligt. Med alla objektiva och humanitära mått mätt kom en betydande del (majoriteten?) att bete sig minst sagt fel. En del av övertygelse, andra som den viftande svansen på hunden.

Detta gäller inte bara områden som mänskliga beteenden och relationer utan även frågor som borde vara objektivt möjliga att avgöra med observationer och mätningar.

Här på facebook frodas sanslösa grupperingar som enas runt en eller flera av Chemtrails, HAARP, 9/11 (World Trade Center-attacken), plattjordare, Curry/Hartmanlinjer och ifrågasättande av månlandningar av människor. Det finns en myriad sådana men som exempel räcker de långt. Den som börjar dras till sådana fastnar ofta i ett träsk av stolligheter där man känner samhörighet med andra i samma sorgliga belägenhet.

I ett gammalt nummer (60-talet?) av tidskriften Populär Mekanik fanns en bild av en ko med ett inopererat titthål med lucka till en av hennes magar. Bildtexten visade hur forskaren på bilden stack in armen och hämtade ut maginnehåll för studier av dess nedbrytning. Kon tycktes inte berörd av detta utan betade lugnt vidare.

Jag besöker inte så sällan dessa grupperingar som öppet beter sig som att de har en lucka där man kan titta in utan att de tycks märka något. Som en numera död branschkollega och konkurrent sade:

Utan spaning, ingen aning!

Vi är fortfarande gifta och att jag tänker upprätthålla hennes goda exempel att inte vika ner sig i frågor med objektivt observerbara fakta oavsett grupptryck från ”majoriteten”. Jag planerar att avhålla mig från att yttra mig i frågor där jag visserligen kan ha åsikter men för begränsade insikter.

---

*) Googla på The Third Wave, ett kortvarigt (< 1 vecka) klassrumsexperiment i Californien på 60-talet med följdverkningar för vissa deltagare långt senare. Det utfördes av en lärare som hade svårt att övertyga klassen om hur starkt grupptryck när det gäller att indoktrinerat till orimliga beteenden. Länk till en beskrivning på Wikipedia

Att diskutera atmosfären och dess växthusgaser utan grundläggande kunskaper om atomer och molekyler är onödigt svårt och ger närmast oändligt utrymme för missförstånd. Jag vill försöka lära mig något om grundläggande kemi och fysik som är viktigt och ett sätt är att försöka förklara för mig själv så att jag tror att jag förstår. För att öka insatsen avsevärt väljer jag att utmana genom skriva mina tankar här.

Det man inte på ett någorlunda sammanhängande sätt kan beskriva har man inte greppat!

Atomer är mycket små unika element som allt i och omkring oss består av. Vi kan inte se enskilda atomer, men via kluriga experiment och mätningar går det att med god precision ta reda på deras egenskaper. Jag kommer att lägga tyngdpunkten på atomers inbördes samspel (kemi och fysik) och lämnar atomkärnornas kvantfysik och liknande fix till andra att beskriva.

Bildens proportioner är felaktiga, om protonen får bestämma skalan borde elektronen vara 50 – 100 meter bort.

En vanlig atommodell* bygger på en kärna av minst en proton (en positivt laddad nukleon**) dessutom, i alla ämnen utom den allra enklaste väteatomen(H), en eller flera elektriskt neutrala neutroner. Atomer i grundtillstånd har samma antal negativt laddade elektroner som det finns protoner i kärnan. Tidigare beskrevs elektroner som att de cirklar likt planeter runt en stjärna men de beter sig snarare som lager av diffusa ”moln”, man kan räkna dem, vet var de vanligen hör hemma men inte var de för ögonblicket finns. Tätheten i bildens moln (de kan finnas i flera lager) beskriver sannolikheten var de kan påträffas. För att ytterligare komplicera det uppträder elektroner nästan uteslutande parvis i orbitaler (se nedan) och har då alltid olika spin. 

Den numera vanligare uppfattningen är att de är vågor, de beskrivs med sannolikhetsfunktioner. Redan en så enkel atom som väte med en elektron kan uppvisa en mängd möjliga orbitaler.

Ger man en elektron en lagom knuff (t.ex. lyser på den) kan den hoppa ut från sitt ordinarie moln och kallas då exciterad, det varar mycket kort tid och när den faller tillbaka ger den ifrån sig energi i form av en foton, några synliga medan andra kan vara UV eller IR (värmestrålning). Varje grundämne avger ett noga definierat mönster av sådana spektrallinjer och man kan därför med god precision bestämma sammansättningen av kroppar både nära och långt borta som t.ex. stjärnor, dessutom hur hastigt stjärnor/galaxer rör sig i förhållande till oss. Det är vanligen bortåt, varför?

Min hypotes: Spektrallinjer har ”bredd” vilket innebär att att den består av fotoner med något olika energiinnehåll (frekvenser/våglängder). Exciterade elektroner växlar inte nödvändigtvis mellan energinivåer i orbitalerna som har högst sannolikhet utan kan lämna och komma till en ny orbital med vilken som helst av ”godkända” vågfunktioner. Rimligen avger de då en foton som beror av skillnader mellan de två energinivåerna.

Om kärnan vore stor som en ärta så finns elektronmolnen i storleksordningen 500 meter bort. Elektronens massa är oerhört liten,  1/1800 av en nukleon (proton eller neutron). Allt i och omkring oss är därför i huvudsak tomrum och det vi kan förnimma är det yttersta eller de två yttersta elektronmolnen. När vi rör någon/något är det ”våra” elektroner mot ”deras”. När blickar möts är det fotoner som överför ögonens färg och glans från och till elektronmoln.

Det verkar lite si och så med pyttigt små elektroner långt ut i diffusa moln, men ta en slägga och damma den med kraft i ett städ så ser du förmodligen inga nämnvärda märken i vare sig slägga eller städ. Städets och släggans elektronmoln bryr sig inte tillräckligt länge för att det ska synas. Samma sak gäller även för atomer i gaser och grundämnen som är lätta att bearbeta, det är inte atomer i sig som ger vika, de flyttar sig inbördes. Men om du slår tillräckligt många gånger och sedan känner på släggans slagyta så är den varmare än förut. Vi har gett dess atomer/molekyler lite extra rörelseenergi, det vi uppfattar som och kallar värme.

Varje grundämne har ett unikt antal protoner i kärnan och (i det oladdade grundtillståndet) precis samma antal elektroner fördelade i ett eller flera moln utanför. Omvänt kommer varje antal protoner att motsvara ett unikt grundämne. Hos alla grundämnen utom den enklaste varianten av väte (det finns två till, deuterium*** och tritium) finns även neutroner, ofta samma eller större antal än protonerna. Antalet neutroner kan variera och de resulterande ämnena kallas isotoper. Ur kemisk men inte fysikalisk synvinkel är de näst intill likvärdiga.

Mellan kärnpartiklarna finns ett par krafter som verkar på olika avstånd, både attraherande och repellerande. Trots en stark kärnkraft**** mellan nukleoner så spelar den betydligt svagare repellerande kraften mellan positivt laddade protoner en avgörande roll, dess verkan når nämligen så mycket längre. För att tillföra mer sammanhållande attraktion i kärnan i form av mer stark kärnkraft ökar antalet oladdade neutroner i kärnan i minst samma takt som antalet protoner, men ett ”misslagomt” antal neutroner gör kärnorna instabila, de faller isär i diverse partiklar och strålning, de är radioaktiva.

Om det blir fel eller överförenklat bortom räddning så hoppas jag att eventuella läsare påpekar och rättar så snart som möjligt i kommentarer eller via mail, adressen finns uppe till vänster.

---

Detta kommer ursprungligen från MatFrisk Blogg, lätt redigerat för att passa in i diskussioner om atmosfär, växthusgaser, väder och klimat.

*) I naturvetenskapliga sammanhang använder man begreppet modell, ofta en visualisering av sådant som annars är svårt att föreställa sig. En bra modell ska motsvara verkligheten så långt vi känner den, men mycket är fortfarande oupptäckt.

**) Nukleoner är samlingsbeteckning på kärnpartiklarna protoner och neutroner.

***) Deuterium med två nukleoner plus syre ger tungt vatten. Ungefär 1 väteatom av 7000 i våra kroppar är ²H, Deuterium. Iskuber av deuterium sjunker i vanligt vatten. Tritium (³H) är instabilt, radioaktivt, och faller isär med en halveringstid på dryga 12 år. Har du en klocka med ständigt ”självlysande” siffror och visare så är sannolikheten stor att det är tritium som exciterar elektroner i fosfor att avge ljuset. Tidigare användes radium.

****) Den starka kärnkraften verkar mellan atomkärnans nukleoner men bara på mycket korta avstånd i storleksordningen en femtometer (10^-15 meter = 1/1 000 000 000 000 millimeter). På närmare avstånd än så blir den snabbt repulsiv (frånstötande) och på längre avstånd upphör den snabbt. Det blir lite som om nukleonerna är sammanbundna med något som samtidigt är starkt, föga elastiskt och skört. För nukleoner som befinner utom den starka kärnkraftens räckvidd kommer Coulombkraften (repulsion mellan laddningar med samma tecken) omgående att ta överhanden. Det är därför radioaktivt sönderfall resulterar i ”snabb energi”. (Egentligen exergi.)

Att växthuseffekten höjer temperaturen, är det något att bry sig om? Den absoluta majoriteten av forskare verksamma i relevanta ämnen är seriöst bekymrade. Den kritiska och högljudda delen av allmänheten är det inte. Det påminner om en välbesatt arena där idrottare av klass gör sina insatser medan åskådarna mest bara skriker och skränar. De har åsikter om det som sker men få är kvalificerade att delta.

Det finns olika bedömningar om enskildheter i vilka parametrar som innebär vad inom forskarvärlden, men de yttrar sig rätt stillsamt och disciplinerat sinsemellan. Annat är det bland ”åskådarna”, de som gör sig hörda helt utan eller med svaga argument.

The greatest enemy of knowledge is not ignorance, it is the illusion of knowledge.
― Daniel J. Boorstin

Jag vill förtydliga att det även gäller mig, men jag försöker åtminstone lära mig något om klimatets spelregler och inte förledas av vulgära åskådarreaktioner.

För närvarande gör växthuseffekten att Jorden ”behåller” 2.8 Wm^-2 extra värme. Skrivsättet förenklar beräkningar men kan förvirra den som inte känner till det. Uttryckt i ord: 2.8 Watt per kvadratmeter. Kan det lilla ha någon betydelse?

Sveriges yta är 447435 kvadratkilometer, jag avrundar till 450000 km². Låt säga att den extra ”värmebehållningen” fördelas lika över hela ytan, då blir den sammanlagt:

Riktigt små och stora siffror är svåra att föreställa sig. I USA är det vanligt att jämföra volymer med Olympiska simbassänger samt längder och ytor med de arenor där man spelar ”football”, den Amerikanska varianten av rugby.

Jag tänker testa en lite udda effektenhet jag kallar F_full där F står för Forsmark och full för att samtliga tre reaktorer ger full elektrisk effekt, 3300 Megawatt, alltså 3.3 * 10⁹ Watt

Summa ”behållen” värme på grund av växthuseffekten är då 12.6 * 10¹¹ / 3.3 * 10⁹ = 3.8 * 10² F, alltså , 3800 Forsmark i full drift.

---

*) Tillägg för att omvandla från kvadratkilometer till kvadratmeter, därav 10⁶

Data från Wikipedia.

A tremendous synthesis of information took place in 2013, revealing our best value yet for the total amount of CO2 emitted from natural release events within Earth. They found:

• 33 measured degassing volcanoes emit a total of 60 million tons of CO2 per year.
• There are a total of ~150 known degassing volcanoes, implying (based on the measured ones) that a total of 271 million tons of CO2 are released annually.
• 30 historically active volcanoes are measured to emit a total of 6.4 million tons of CO2 per year.
• With ~550 historically active volcanoes total, they extrapolate this class of object contributes 117 million tons per year.
• The global total from volcanic lakes is 94 million tons of CO2 per year.
• Additional emissions from tectonic, hydrothermal and inactive volcanic areas contribute an estimated 66 million tons of CO2 per year, although the total number of emitting, tectonic areas are unknown.
• And finally, emissions from mid-ocean ridges are estimated to be 97 million tons of CO2 annually.

Add all of these up, and you get an estimate of around 645 million tons of CO₂ per year.

Källor: How Much CO2 Does A Single Volcano Emit? – Forbes och Deep Carbon Emissions from Volcanoes – Michael R. Burton, Georgina M. Sawyer och Domenico Granieri – Reviews in Mineralogy and Geochemistry (2013)

645 miljoner ton är mycket, inte tu tal om det, men i jämförelse med människors utsläpp om 29 miljarder ton per år är det 2.22%.

In fact, even if we include the rare, very large volcanic eruptions, like 1980’s Mount St. Helens or 1991’s Mount Pinatubo eruption, they only emitted 10 and 50 million tons of CO2 each, respectively. It would take three Mount St. Helens and one Mount Pinatubo eruption every day to equal the amount that humanity is presently emitting.

Det krävs tre utbrott av Mount St. Helens och en Mount Pinatubo per dag för att matcha människors nuvarande utsläpp av koldioxid!