Aiemmin tällä palstalla oli puhetta mm. Marsin ilmakehästä, miten se sisältää paljon enemmän hiilidioksidia kuin Maan ilmakehä ja silti Marsissa kasvihuoneilmiö on varsin vaatimaton Maahan verrattuna.
Yleinen selitys on Marsin ilmakehän ohuus, mutta sehän ei takaisinsäteilyssä ole mikään selitys, koskapa ne typet ja hapet, mitkä muodostavat ilmakehän pääosan, eivät takaisinsäteile.
Asia on aidosti minua kiinnostanut ja vesihöyry tietenkin antaa tuohon takaisinsäteilyynkin oman vastauksensa. Mutta onkohan siinä kaikki?
Voisiko merien ja vesihöyryn avulla toimiva lämöpumppu selittää osan Maan ja Marsin erosta?
http://fi.wikipedia.org/wiki/Föhntuuli
http://en.wikipedia.org/wiki/Foehn_wind
Oletetaan 15 °C meri ja sen yläpuolella oleva ilma ja tuuli mereltä 2 km. korkean vuoriston yli ja sen takana miltei meren pinnan tasalla oleva tasanko, jossa sielläkin ilman lämpötila on aluksi 15 °C. Kun tuuli ensin kerää kosteuden merestä, se nousee sitten vuoren rinnettä ylös ja jäähtyy 10 °C kilometrille. Näin laskennallinen lämpötila olisi vuoren päällä -5 °C, mutta koska kosteus tiivistyy kylmässä, lämpötila onkin vuoren päälle 0 °C, kun samalla kosteus on isolta osaltaan jäänyt meren puoleiselle rinteelle pilviin ja sateeksi.
Kun ilmamassa tulee sitten alarinteessä, se lämpenee tuon saman 10 °C/km eli sen lämpötila on lopulta 20 °C tasangolle päästyään.
Lämpöpumppukaan ei synnytä energiaa tyhjästä, mutta siinä käytetään osa energiasta lämpötila eron synnyttämiseen. Föhntuulen käyttövoima on tuuli, ja sen tuloksena pintalämpötila on esimerkissä 5 °C korkeampi kuin ilman lämpöpumppua.
Mitä tässä semikvantitatiivisessa esimerkissä ei ole huomioitu, on meren pinnan jäähtyminen. Merestä poistunut lämpöenergiamäärä on suurempi kuin tasongon ilmamassaan siirtynyt lisälämpömäärä, mutta meren suuri kapasiteetti aiheuttaa sen, ettei lämpötilaero muodostu kovin suureksi. Sitä paitsi se meren jäähtyminen on melko tasan samaa luokkaa ilman tuota föhnlämpöpumppuakin.
Nyt joku voi sanoa, että föhnilmiö on sikseen rajallinen, ettei se näy missään. Ei ehkä ole ihan näin, sillä esim. Wikipedia sanoo:
"Central Europe enjoys a warmer climate due to the Föhn, as moist winds off the Mediterranean Sea blow over the Alps."
Siis että föhnin ansiosta isohko osa pientä mannerta on lämpimämpi. Vuorijonothan ovat monissa paikoin pitkiä, jolloin jonkinlaiseen föhnilmiöön mahdollisuus laajoilla alueilla.
Marsissa on vuoria ja tuulia, mutta siellä ei ole tuota tiivistyvää vesihöyryä, joten ylös menevä ilma jäähtyy ja alas tuleva lämpiää, mutta lopputulos on kutakuinkin sama kuin tasamaallakin olisi.
Toisaalta joku on sanonut Venuksen paksun ilmakehän olevan kuumaa juuri siksi, että alas puristuva ilmamassa kuumenee. Kun Venuksella on pilviäkin, niin ihan suoraan en tuota voi kumotakaan, vaan kuitenkin kaipaisin niitä vuoria tuohon Venuksen lämpöpumppuun. Pelkillä pystyvirtauksilla siinä tuntuisi olevan ajatus, että kuuma ja kevyt kaasu painuisi alas, mikä taas ei oikein mene ymmärrykseeni.
Olisikohan jollakulla palstan ilmastoasiantuntijalla lisätietoa tähän aiheeseen?
Yleinen selitys on Marsin ilmakehän ohuus, mutta sehän ei takaisinsäteilyssä ole mikään selitys, koskapa ne typet ja hapet, mitkä muodostavat ilmakehän pääosan, eivät takaisinsäteile.
Asia on aidosti minua kiinnostanut ja vesihöyry tietenkin antaa tuohon takaisinsäteilyynkin oman vastauksensa. Mutta onkohan siinä kaikki?
Voisiko merien ja vesihöyryn avulla toimiva lämöpumppu selittää osan Maan ja Marsin erosta?
http://fi.wikipedia.org/wiki/Föhntuuli
http://en.wikipedia.org/wiki/Foehn_wind
Oletetaan 15 °C meri ja sen yläpuolella oleva ilma ja tuuli mereltä 2 km. korkean vuoriston yli ja sen takana miltei meren pinnan tasalla oleva tasanko, jossa sielläkin ilman lämpötila on aluksi 15 °C. Kun tuuli ensin kerää kosteuden merestä, se nousee sitten vuoren rinnettä ylös ja jäähtyy 10 °C kilometrille. Näin laskennallinen lämpötila olisi vuoren päällä -5 °C, mutta koska kosteus tiivistyy kylmässä, lämpötila onkin vuoren päälle 0 °C, kun samalla kosteus on isolta osaltaan jäänyt meren puoleiselle rinteelle pilviin ja sateeksi.
Kun ilmamassa tulee sitten alarinteessä, se lämpenee tuon saman 10 °C/km eli sen lämpötila on lopulta 20 °C tasangolle päästyään.
Lämpöpumppukaan ei synnytä energiaa tyhjästä, mutta siinä käytetään osa energiasta lämpötila eron synnyttämiseen. Föhntuulen käyttövoima on tuuli, ja sen tuloksena pintalämpötila on esimerkissä 5 °C korkeampi kuin ilman lämpöpumppua.
Mitä tässä semikvantitatiivisessa esimerkissä ei ole huomioitu, on meren pinnan jäähtyminen. Merestä poistunut lämpöenergiamäärä on suurempi kuin tasongon ilmamassaan siirtynyt lisälämpömäärä, mutta meren suuri kapasiteetti aiheuttaa sen, ettei lämpötilaero muodostu kovin suureksi. Sitä paitsi se meren jäähtyminen on melko tasan samaa luokkaa ilman tuota föhnlämpöpumppuakin.
Nyt joku voi sanoa, että föhnilmiö on sikseen rajallinen, ettei se näy missään. Ei ehkä ole ihan näin, sillä esim. Wikipedia sanoo:
"Central Europe enjoys a warmer climate due to the Föhn, as moist winds off the Mediterranean Sea blow over the Alps."
Siis että föhnin ansiosta isohko osa pientä mannerta on lämpimämpi. Vuorijonothan ovat monissa paikoin pitkiä, jolloin jonkinlaiseen föhnilmiöön mahdollisuus laajoilla alueilla.
Marsissa on vuoria ja tuulia, mutta siellä ei ole tuota tiivistyvää vesihöyryä, joten ylös menevä ilma jäähtyy ja alas tuleva lämpiää, mutta lopputulos on kutakuinkin sama kuin tasamaallakin olisi.
Toisaalta joku on sanonut Venuksen paksun ilmakehän olevan kuumaa juuri siksi, että alas puristuva ilmamassa kuumenee. Kun Venuksella on pilviäkin, niin ihan suoraan en tuota voi kumotakaan, vaan kuitenkin kaipaisin niitä vuoria tuohon Venuksen lämpöpumppuun. Pelkillä pystyvirtauksilla siinä tuntuisi olevan ajatus, että kuuma ja kevyt kaasu painuisi alas, mikä taas ei oikein mene ymmärrykseeni.
Olisikohan jollakulla palstan ilmastoasiantuntijalla lisätietoa tähän aiheeseen?
Vastaukset 8
Vanhimmat
Tiedoksesi, että Venuksen kaasukehä on kuuma runsaan hiilidioksidimäärän ja sen aiheuttaman voimakkaan kasvihuoneilmiön takia.
Jos siellä jossain kohdassa virtaa kaasua alaspäin ja kuumenee, niin toisessa kohdassa täytyy virrata tasan sama määrä kaasua ylöspäin ja viilentyä tasan saman verran, eikö vaan.
Juu, ilman pilvenmuodostustahan siinä olisi adiabaatttinen prosessi, kuten Marsin kohdalla esitin. Kun Venuksessa muodostuu pilviä, ei kyse ole välttämättä adibaattisesta prosessista, mutta en nyt kuitenkaan usko, että kevyempi kaasu puristuisi ihan itsekseen alas.
Tämä on kuitenkin sivujuonne föhnin ilmastoa lämmittävään vaikutukseen. Föhn esiintyy ainakin Maassa. Siitä ole tiedossani havaintoa Marsista. Venuksen kohdalla asia on vielä vähän auki. Enkä ole väittämässä, että föhn selittäisi kaikkea, mutta Marsin ja Maan välisestä erosta ehkä osan.
Olen miettinyt tuotakin, onko Marsin kaasukehässä sittenkään absoluuttisesti enemmän hiilidioksidia kuin Maan ilmakehässä.
Marsin kaasukehän paine on vain 0,006 % Maan ilmakehän paineesta, joten tosi ohut kaasukehä siellä on.
Pystyykö kukaan sanomaan, kummassa on absoluuttisesti enemmän hiilidioksidia?
Tuolta löytyy paljon tietoa planeettojen kaasukehistä.
http://fi.wikipedia.org/wiki/Planeettojen_kaasukeh%C3%A4t
Edellen sanoisin, että takaisinsäteily ei ole ainoa kasvihuonetekijä. Ehtiihän hiilimolekyyli varmaan luovuttaa lämpöään ympäröiville happi- ja typpi-molekyyleille (O2 ja N2) johtumisen ja konvektion avulla ennen emittointia. Marsin ohuessa kaasukehässä johtuminen ja konvektio on vähäisempää.
Jönille:
Senhän laskin tännekin näkyviin, vaan on "asiattomana" poistettu, että on n. 15 kertainen määrä neliömetriä kohti Marsissa CO2:ta Maahan verrattuna.
Vielä huomautus, ettei % ole paineen yksikkö (-;
Minäkin olen miettinyt. Tässä nyt sitä, että kun energia ei häviä, niin mitä sille merestä kotoisin olevalle lämpöenergialle tapahtuisi, ellei olisi sitä vuoristoa? Vapautuisiko sama energia muutoinkin maanpinnassa ja näin föhnlämpöpumppu ei tekisikään milloinkaan mitään muutosta?
Arvatenkin on aikoja ja paikkoja, joissa mereltä tuleva kostea lämpö tiivistyy kylmiin pintoihin maantasalla, jolloin se lämpöenergia on siirtynyt pintalämpötilaa nostamaan. Vaan aika yleistä kaiketi on sekin tilanne, missä maalla on hieman nousevaa ilmavirtausta (nyt ei siis ole ihan tasalämpöistä kuten esimerkissä) ja ne kosteudet nousevat ylös ja tapahtuu suurin piirtein se, mitä tapahtuu vuoren tuulenpuoleisellakin rinteellä. Kun kuitenkin takarinne puuttuu, niin se suhteellisesti lämmennyt ilma jääkin sinne ylös ja säteilee sieltä enempi avaruuteenkin. Näin siis syntyy kuitenkin eroa juuri pintalämpötilassa föhnilmiön ansiosta.
Näin ainakin ajattelen nyt. Korjaan ajatteluani, jos tarvetta ilmenee.
Sen laskelman olisin kyllä halunnut nähdä. Otitko siinä huomioon kaasukehän korkeuden, molekyylimassan ym tekijät?
Kun tässä asiat lipsahtivat naapuriplaneetalle niin selvitetäämpä
CO2 ongelma, eli tässä nyt heitän karvahattumallisen laskelman
enkä viitsi hioa ja puleerata kaavojen kanssa.
Wikipedia kertoo että marsin keskimääräinen kaasunpaine pinnalla
on 600 Pascalia mikä on romunomistin yksiköissä 59 kiloa neliömetriä
kohti.
Jos oltaisiin maan painovoimassa niin tämä kertoisi samalla että
ilmakehässä on 59 kiloa hiilidioksidia jokaista pinnan neliömetriä
kohti, ja tämä koska Marsissa juuri muita kaasuja ei tarvitse ottaa
mukaan laskuihin,
Marsin painovoima pinnalla on 38 % maan vastaavasta, joten se CO2
määrä joka maassa painaa 59 kiloa, painaakin marsissa 21,29 kiloa.
Jaetaan 59 tuolla 21,29 ja saadaan luku 2,77 mikä kertoo että
600 pascalin paineen likistämiseen vaaditaan marsissa 2,77 kertainen
CO2 määrä kuin täällä maassa.
Eli pinnan neliötä kohti tulee olla 163 kiloa hiilidioksidia.
No tuttumies, menikö samalle hehtaarille omien laskujesi kanssa?
Tässä Marsin tapauksees hiilidioksidi toimii toisin kuin täällä
maassa koska paine ja lämpötila on erilaiset.
Täällä maassa CO2 alkaa siepata maan pinnasta lähtevää lämpösäteilyä
heti ensimmäisestä metristä alkaen, mutta koska hiilidioksidin
viritystilan ei tarvitse purkautua välittömästi, niin siepattu
energia ehtii lähes täysin siirtyä törmäyksissä tavalliseksi
kineettiseksi liike-energiaksi, eli lämpöliikkeeksi jota mitataan
lämpömittarilla.
Paljonpuhuttu takaisinsäteily toimii yläilmakehässä missä
kaasu on niin harvaa että CO2 molekyylin viritystila säilyy siksi
kauan että "spontaani" säteilykvantti säteillään.
Noin puolet tästä säteilystä häipyy avaruuteen koska se mihin
suuntaan säteily tapahtuu on täysin sattumanvarainen.
Onkohan hiilidioksidilaserin toimintaperiaate tuttu?
Kaasunpaine tässä pelissä on pieni, ja säteilyn spontaanisuus
kierretään peilien avulla joiden välissä poukkoileva säteily
purkaa viritystiloja ja tapahtuu säteilyn vahvistuminen.
http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_dioxide_laser
Marsissa kaasukehä on niin harvaa että aurinkon kuumentaman pinnan
säteily karkaa avaruuteen koska hiilidioksidin sieppaama
energia suuremmalla todennäköisyydellä säteillään avaruuteen, ja
pienempi osa ehtii siirtyä törmäyksissä kaasukehän lämpötilaa
nostamaan
Tekisipä mieli riekkua että Marsin kaasukehä toimii laserina
jonka vaikutuksesta mahdollisimman suuri osa auringon energiasta
häpyy kohti avaruuden peräseinää.
Jätetään riekkuminen sähkikselle ja todetaan että herra varjele
että "takaisinsäteily" täällä maassa saataisiin jotenkin puljattua
vahvemmaksi, tulisi nimittäin ihan mahottoman kylymä.