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我們對某些大氣氣體如何捕獲熱量的理解可以追溯到近200年前的1824年,當時約瑟夫·傅立葉描述了我們所知的溫室效應。傅立葉是一位法國數學家和物理學家,他提出了一個看似簡單的問題:為什麼地球在接收陽光時不會持續升溫?是什麼在調節我們的大氣溫度?
傅立葉知道受熱表面會輻射(熱能),他推斷地球會將太陽吸收的輻射釋放回太空——導致地球變成冰冷的星球。一定有什麼東西在調節溫度——釋放足夠的熱能來防止地球凍結和過熱。不太熱,也不太冷。
傅立葉對這些問題的解答被正式確定為我們現在所說的溫室氣體效應。引自美國物理研究所氣候變化歷史頁面
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地球的空氣層如何阻礙向外輻射的熱量?傅立葉試圖透過將地球及其空氣覆蓋層比作帶有玻璃蓋的盒子來解釋他的見解。這是一個眾所周知的實驗——當陽光進入時,盒子的內部會變暖,而熱量無法逸出。這是一個過於簡單的解釋,因為將熱量保持在實際的玻璃盒子裡,或類似溫室中,是完全不同的物理原理。(正如傅立葉所知,玻璃的主要作用是防止與陽光照射的表面接觸而變熱的空氣飄散。玻璃也確實阻止了熱輻射的逸出,但這並不那麼重要。)儘管如此,人們還是接受了他的類比,大氣層對熱量的捕獲最終被稱為“溫室效應”。
傅立葉的工作對理解氣候變化至關重要。在傅立葉於1830年5月16日去世多年後,科學家們繼續詢問有關溫室氣體效應的問題。1862年,約翰·廷德爾發現某些氣體(水和二氧化碳)有助於捕獲從大氣層逸出的熱量。後來,在1895年,瑞典化學家斯萬特·阿倫尼烏斯觀察到二氧化碳和水分子具有紅外吸收特性。
今天我們仍然看到傅立葉的解答的影響,最近的新聞報道大氣二氧化碳測量值超過百萬分之400,以及關於如何限制和適應氣候變化的持續辯論。可以說,這是一個熱門話題。