Profile

anitka2000: (Default)
anitka2000

July 2017

M T W T F S S
     12
3456789
1011 1213141516
17181920212223
24252627282930
31      

Custom Text

На днях у [livejournal.com profile] profpr был пост Демонстрация "парникового эффекта" про симпатичную наглядную демонстрацию того, что СО2 поглощает ИК радиацию. Для меня до сих пор отрицание этого простого физического факта вызывает недоумение...


Современнaя демонстрация экспериментов Джона Тиндалла по измерению поглощения тепловой радиации парниковыми газами, о которых я писал здесь.



This entry was originally posted at http://profpr.dreamwidth.org/402173.html. Please comment there using OpenID.



А ведь этот простой физический факт известен уже более 150 лет! Ученые 19 в. не обладали ни современными спектрометрами, ни видео/фото-камерами, снимающими в диапазонах от рентгена до ИК, но тем не менее они ухитрялись изучать свойства нашего физического мира. Как, например, Джон Тиндалл в 1859 г.:


Originally posted by [livejournal.com profile] profpr at 5. Прозрачна ли атмосфера? 1859, Джон Тиндалл

Атмосфера Земли прозрачна для коротковолновой радиации Солнца.  Атмосфера существенно менее прозрачна для длинноволновой тепловой радиации, испускаемой поверхностью Земли. Французский математик и физик Жозеф Фурье описал эффект поглощения длинноволновой радиации (которую он называл "темными лучами") атмосферой, используя данные "гелиотермометра", и использовал этот эффект в своей теории теплового баланса поверхности Земли. Английский физик Джон Тиндалл  (John Tyndall) впервые лабораторно измерил поглощение тепловой радиации парниковыми газами и количественно оценил зависимость эффекта от концентрации газов.



Успешную карьеру Джон Тиндалл сделал во многом благодаря своему дарованию популяризатора науки. Ранний период - работа геодезистом в Ирландии, преподавателем математики в маленьком частном колледже в Хемпшире, стажировки в университетах Германии с защитой математический диссертации о поверхности шурупов, возвращение в Хемпшир на прежнюю позицию преподавателя математики и геодезии, многочисленные прошения о месте в университеты разных стран. Затем - удачная лекция в Королевском Институте и последовавшее предложение позиции профессора. 

К этому моменту  Тиндалл уже приобрел некоторую известность; были и другие предложения работы. В собрании писем Фарадея опубликовано письмо 1858-го года, в котором Тиндалл упрекает Фарадея за неисполнение обещания о повышении годового жалования с первоначальных 200 фунтов стерлингов до 400 и более - а ведь он,Тиндалл, выбирал из пяти предложений места со стартовым жалованием до 600 фунтов, и все равно выбрал Королевский институт, и еще он работает так много, что страдает от умственного истощения! На что Фарадей дает ответ, достойный современного эффективного менеджера: милый Тиндалл, вы меня неправильно поняли, я же ничего вам не обещал, просто приводил пример других профессоров и сказал, что не вижу, почему бы вы не получили аналогичного повышения жалования.


Дарвин, Томас Хаксли и Тиндал (с флажком "наука"). Карикатура нарисована во время поездки Тиндалла с лекциями по Америке.

Миссия Королевского института состояла в распространении научных знаний, и Тиндалл оказался исключительно талантливым лектором-популяризатором. Контракт предусматривал 19 лекций в год, оставляя много времени для научной работы и путешествий. Одно из первых путешествий Тиндалл совершил по приглашению Томаса Хаксли, в будущем прославившегося как "бульдог Дарвина". Хаксли исследовал ледники Альп, и Тиндалл заинтересовался работами другого известного исследователя Альп, де Сауссера. Столетие назад де Сауссер измерял интенсивность приходящей солнечной радиации гелиотермометром, и работы Фурье по сравнению показаний гелиотермометра на равнине и в горах (см. часть 3) были основаны на этих измерениях. Но какой газ из составляющих земную атмосферу влияет на поглощение "темных лучей"? И Тиндалл решает провести лабораторные исследования поглощения длинноволновой радиации различными газами.  



В приборе Тиндалла термопара Р, соединенная с гальванометром N,  используется для измерения разницы длинноволновой радиации, излучаемой двумя медными кубами С, заполненными кипящей водой. Один из кубов отделен от термопары бронзовой трубкой S, с двух сторон закрытой пластинами каменной соли (в отличие от стекла пропускающей тепловую радиацию). Экран Н, частично прикрывающий второй куб, уравнивает приходящую на термопару радиацию, так что в начале эксперимента стрелка гальванометра находится в нейтральном положении.

Заполняя трубку различными газами, Тиндалл измерял поглощение этими газами тепловой радиации. В первых опытах освобожденный от водяных паров воздух, кислород, азот и водород  отклоняли стрелку осциллографа гальванометра на один градус. Смесь кислорода и озона отклонила стрелку на 4 градуса. Затем этанол (Olefiant gas) на 73 градуса, что эквивалентно поглощению 81% радиации. Тиндалл измерил поглощение тепловой радиации многими газами, известными сегодня как "парниковые". Затем, в новой серии опытов, он  изменял давление парниковых газов в трубке прибора. Доля поглощенной тепловой радиации универсально увеличивалась с ростом давления. В обсуждении результатов эксперимента Тиндалл замечает, что все изменения климата можно объяснить вариацией концентрации углекислого газа в атмосфере. Через сорок лет Сванте Аррениус задастся вопросом: как результаты эксперимента Тиндалла можно применить для количественной оценки влияния изменения количества парниковых газов на поглощение тепловой радиации в атмосфере - и на температуру всей планеты.

Утром  4 декабря 1894 года нежно любимая жена перепутала пузырьки со снотворным и магнезией, принимаемой Тиндаллом от несварения желудка.

Лекция Тиндалла "Об абсорбции и радиации тепла различными газами и парами", 1861 г.



This entry was originally posted at http://profpr.dreamwidth.org/302409.html. Please comment there using OpenID.

Expand Cut Tags

No cut tags

Style Credit