本期為大傢帶來:

《你知道嗎——現代科學中的100個問題》

本書是阿西莫夫的優秀作品之一。

作者以通俗的語言,深入淺出地解釋瞭現代科學中的一百個尖端課題。

其中,有些是瞭解現代科學技術所必須具備的基礎知識,如科學的研究方法、二進制數、相對論、亞原子粒子、核聚變、熵、晶體、病毒等。有些則是當代科學技術的前沿陣地,如黑洞、統一場論、誇克、快子、金屬氫等。

作者對這些問題的來龍去脈,它們目前處在什麼樣的狀態、有沒有希望得到解決等問題均作瞭回答。

第三十五個問題: 什麼叫溫室效應?

當提到某種物體是“透明的”時,我們是說透過它能看到東西,而並不一定是說所有的光都能穿過這個物體。比如說,我們可以透過紅玻璃看東西,因此它是透明的,但是,藍光並不能穿過它,一般的玻璃對各種顏色的光都是透明的,但是,它對紫外線和紅外線就很不透明。

設想在陽光下有一幢玻璃房子。太陽光中的可見光部分都透過瞭玻璃,並被這幢房屋裡的東西所吸收掉。房間裡的物體因此而變暖,正像它們在戶外受到陽光的直接照射下會變暖一樣。

因陽光而變暖的物體又會以輻射的形式把這些熱量送出去。不過,這些物體的溫度並沒有太陽那樣高。所以,它們並不發出能量很高的可見光,而是發出能量弱得多的紅外線。經過一段時間後,它們以紅外線形式輻射出去的能量,就會等於它們以可見光形式吸收進來的能量。這時,溫度就不再變化(當然,這些物體這時要比太陽不照射它們時熱一些)。

處於露天環境中的物體在給出自己的紅外輻射時不會有什麼困難。但是,在玻璃屋子裡受陽光照射的物體的處境大不相同。在它們所釋放的紅外輻射中,隻有很少一部分會透過玻璃散發出去,大部分則被反射回來。

結果,能量便在裡面積聚起來。這樣,室內物體的溫度就會比室外物體的溫度高出不少來。室內溫度要高到能有足夠多的紅外輻射經過玻璃透射出去,以達到平衡狀態為止。

正因為如此,植物能在戶外溫度足以把它們凍死的季節中在玻璃房屋裡生長。這種效應使玻璃房屋得名為“溫室”。這種由於玻璃對可見光十分透明、而對紅外線很不透明的事實而得到多餘熱量的效應,則稱為“溫室效應”。

我們的大氣層幾乎完全是由氧氣、氮氣和氖氣組成的。這些氣體對於可見光和地球表面變暖時所釋放出的紅外輻射都是十分透明的。但是,大氣裡還含有 0.03%的二氧化碳,它對可見光是透明的,但是對於紅外線卻不怎麼透明。大氣中二氧化碳的作用正像溫室的玻璃一樣。

由於二氧化碳在大氣層中的含量很少,相對地說,溫室效應是次要的。不過,這已經使得地球比根本沒有二氧化碳時要熱瞭一點瞭。而且,如果大氣層中的二氧化碳含量翻上一番,溫室效應就會增強,地球會再暖上幾度。這就足以使兩極的冰冠逐漸融化。

金星就是具有巨大溫室效應的例子。它的厚厚的大氣層似乎大部分是二氧化碳。由於金星比地球離大陽近,天文學傢倒是預料到它的溫度會比地球高。

但是,由於原來不曉得金星大氣層的成分,他們沒有考慮到溫室效應的附加效果。因此,當他們發現金星表面的溫度竟遠遠超過水的沸點(這比他們的預料要高出上百度)時,真是十分驚訝。