Adam Cebula „Rozważania o energetyczności”

Para-Nauka Adam Cebula - 26 czerwca 2013

Z braku tak zwanych niusów, czyli z tego powodu, że nie ma na świecie niczego naprawdę interesującego, tiwi usiłowała doprowadzić do konfrontacji pomiędzy – o ile dobrze zrozumiałem – hydrologiem-meteorologiem i panią klimatolog. Tym razem poszło o to, czy grożą nam niebywałe katastrofy z powodu zmian klimatu. Dyskusja odbywała się prawdopodobnie z okazji kwietniowego topnienia śniegu.

Nie wkroczyłbym ponownie na dość nudne i trudne do popularyzacji tematy klimatyczne, gdyby nie zdanie owej pani, speca od Globalnego Ocieplenia, że na skutek owego (Globalnego Ocieplania) wzrasta „energetyczność: zjawisk atmosferycznych. Samo słówko stylem nowomowy znanej mi z wykładów różnej maści guru od Antrovisu i innych tej samej klasy sekt. Gdy tacy guru wykładają, lepiej milczeć. Niestety, teza ta jest powtarzana po wielokroć w różnych formach, zawiera to, co nazwałbym dość zasadniczym zamachem na naszą wiedzę o świecie: co innego ciepło, co innego wiatry, czyli energia mechaniczna. Automatyczna zamiana wysokiej temperatury na katastrofalne wiatry jest mniej wiecej tym, co Ryszard Ochódzki wytknął Janowi Hochwanderowi, kierownikowi produkcji filmu „Ostatnia paróweczka hrabiego Barry Kenta” w wiekopomnym „Misiu”: mieszaniem w myślach dwóch systemów walutowych. Nie ma takiego automatyzmu, że jeśli temperatura rośnie, to musi mocniej wiać.

Nie tylko w szkole mnie tego nauczyli, ale sprawdziłem; chodzi o różnicę temperatur. To jest tak: na każdy stopień Celsjusza w górę masa gazu zwiększa swoją objętość przy stałym ciśnieniu o 1/273 (mniej więcej) w stosunku do objętości, jaką ma w temperaturze 0 stopni Celsjusza. Jeśli temperatura wzrośnie do 1 stopnia na plus, to gaz się rozszerzy o 1/273, a jeżeli do 27,3 stopni, to jego objętość wzrośnie o 27,3/273, czyli o 1/10. Ciepły bąbel gazu w otoczeniu chłodniejszego unosi się,  . Bo gaz chłodniejszy jest gęstszy i wypiera gaz lżejszy w górę zgodnie z prawem Archimedesa.  Oczywiście właśnie tak zachowuje się też powietrze. Nagrzewa się zwykle nad oświetloną słońcem powierzchnią i mknie ku nieboskłonowi w postaci wąskich strumieni, zwanych prądami wznoszącymi, czy kominów cieplnych, w których bujają się już to poczciwe boćki, już to miłośnicy szybownictwa albo sportów ekstremalnych, czyli latania na spadochronach. Na jego miejsce napływa powietrze z otoczenia, to dlatego wieją – w dużym uproszczeniu – wiatry poziome.

Można wleźć na wyższy stopień abstrakcji: mechanizm produkcji wiatru na Ziemi jest maszyną cieplną. Jej sprawność opisuje wzór Q=(T1-T2)/T1, gdzie T1 jest temperaturą wyższą, a T2 niższą w występującym procesie (w stopniach Kelvina). Z tego wzoru wynika ciut niepokojące odkrycie: jeśli mamy taką samą różnicę temperatur (T1-T2), ale proces zachodzi raz w wyższych temperaturach, a raz w niższych, to w tych niskich sprawność będzie większa.

Można opisać taki propagandowy myślowy eksperyment: wyobraźmy sobie strasznie zimną planetę, taką z „Bajek” Lema. Jej atmosferę stanowi gaz doskonały, wyobrażony, bo wszelkie rzeczywiste zamarzną. Wyobraźmy sobie, że ta atmosfera ma temperaturę 1 stopnia Kelvina. Co się stanie, gdy trafi ona na ciepły ląd na tej planecie, o temperaturze wyższej o 1 kelwin zaledwie, czyli 2 kelwinów? Mniej więcej to, co by się działo na Ziemi, gdyby pojawił się na niej ląd o temperaturze około 300 stopni Celsjusza. Czyli apokalipsa.

Wniosek jest taki, że elementarna fizyka wskazuje, iż przyczyną powstawania burz, huraganów i innych strasznych zjawisk pogodowych nie jest po prostu wzrost temperatury, ale muszą rosnąć różnice temperatur. Można by na wyrost opowiadać, że wzrost gwałtowności zjawisk atmosferycznych zgodnie z wzorem na sprawność maszyny cieplnej może świadczyć, że raczej temperatury spadają. Elementarna fizyka pokazuje niestety rosnącą sprawność dowolnego procesu zamieniającego energię cieplną na mechaniczną, gdy zachowana jest różnica temperatur, ale ich bezwzględne wartości maleją. Na odwrót, kochany czytelniku, bo mając stałe różnice temperatur wywoływane przez świecące ze stałą mocą Słońce, możemy się spodziewać, że wyzwalane moce mechaniczne wzrosną, gdy średnie temperatury spadną.

To dygresja tycząca oczywistości rozumowania, tego obrazowego wzrastania „energetyczności”. Otóż, powiedzmy szczerze, zmiany związane z Globalnym Ociepleniem są za małe, by z prostej termodynamiki cokolwiek wynikało, tym niemniej wciska się nam naiwny, niefizyczny obraz świata.

Intuicyjne rozumowania trzymające się elementarnej fizyki prowadzą nas do – powtórzę – raczej odwrotnych wniosków. Ponieważ zmiany temperatur są małe, to można powiedzieć, że spodziewamy się, że różnice temperatur pozostają bardzo podobne. Wynikają one głównie z mocy cieplnej Słońca. Ląd ogrzewa się do temperatury określonej przez moc promieniowania i oporność termiczną. Ta jest głównie wynikiem konwekcji. Woda w dużych zbiornikach ogrzewa się mniej, bo jest stale mieszana przez zjawisko falowania. Przy niewielkich zmianach średniej temperatury na Ziemi o ok. 0,8 do 1 stopnia w okresie całego XX wieku możemy np. pominąć zmianę szybkości nie tylko konwekcji, ale innych zjawisk transportu w funkcji temperatury otoczenia. Elektronicy tak postępują dla zmian rzędu kilkudziesięciu stopni przy projektowaniu radiatorów i wyniki wystarczają do tego, by urządzenia dobrze działały. Moc Słońca jest stała „jak drut”, wahania stałej słonecznej to promile, oporności termiczne są praktycznie stałe, nic się znacząco nie zmienia. Jeśli nawet ląd staje się cieplejszy, bo rośnie średnia temperatura globu, musi podgrzać się i morze.  Dlatego też można powiedzieć: nie widać powodów, by różnice temperatur, które wprost napędzają wiatry, wzrosły. Zmiany średnich temperatur są zbyt małe, by cokolwiek dało się zaobserwować, i najważniejsze, idą w przeciwną stronę.

Można spróbować wskazać czynnik, który wzmaga „energetyczność” atmosfery bardzo mocno ze wzrostem temperatury: to parowanie. Ciśnienie pary nasyconej rośnie eksponencjalnie z temperaturą. Woda niesie ogromne ciepło parowania. Gdy bąbel ciepłego powietrza unosi się na skutek adiabatycznego ochładzania się, w pewnym momencie woda zaczyna się skraplać i ogrzewa otoczenie. To dzięki tym zjawiskom prądy wznoszące potrafią pędzić w górę z prędkościami rzędu 60 km/h. Lecz też jeśli wzrośnie temperatura całej warstwy atmosfery, to ciepłe powietrze będzie się unosić pi razy drzwi w warstwach odpowiednio cieplejszych.  Sprawa robi się ponownie zawiła. Wiemy co będzie, gdy wzrosną różnice temperatur, a co się stanie, gdy podniesie się temperatura wszystkiego?

Można natomiast bez kłopotu sprawdzić, że w okolicy 20 stopni Celsjusza wzrost temperatury o 1 stopień powoduje wzrost zawartości masy wody w powietrzu o jakieś 6%. Zmianę ciepła parowania, zmalenie o 0,1% wraz z temperaturą, możemy sobie podarować. Przypomnijmy teraz, że mówimy o wzroście temperatur na skutek Globalnego Ocieplenia, które w czasie XX wieku wyniosło ok 0,8 stopnia, zaś jego całkowity wzrost do dnia dzisiejszego jest szacowny na 1 stopień. Ponieważ alarmiści mówią o „ostatnio obserwowanym” wzroście intensywności burz i wszelkich huraganów, możemy powiedzieć na podstawie prac, że ów „ostatnio obserwowany” okres to lata 70. XX wieku i dzień dzisiejszy. No to trzeba wziąć mniej więcej połowę z tego 0,5-0,4 stopnia. Otrzymamy „wzrost energetyczności” na poziomie 3%.

Ściągnij tekst:
Strony: 123

Mogą Cię zainteresować

Spotkanie z Konradem T. Lewandowskim
Aktualności Fahrenheit Crew - 6 lutego 2008

Wydawnictwo Fantasmagoricon zaprasza serdecznie na spotkanie z Konradem T. Lewandowskim, które odbędzie się 9 lutego…

Ruszyła oficjalna strona „Samozwańca”
Aktualności Fahrenheit Crew - 3 kwietnia 2009

Samozwaniec, t.1 Jacka Komudy, jeszcze nie na księgarskich półkach, ale już w sieci! Zapraszamy na oficjalną stronę…

W co się przemienisz po zarażeniu?
Film i muzyka MAT - 12 lutego 2019

Nowe technologie i szybko rozwijająca się nauka to podobno niezaprzeczalne dobro dzisiejszego…

Do NOT follow this link or you will be banned from the site!