Vliv skleníkových plynů na teplotu planety

Podezření, že emisní obchodování není víc než jen počátek organizovaného vzdoru států proti globální ekonomice a pokus naplnit státní kasy vyschlé v důsledku ztráty kontroly nad touto ekonomikou, spočívá v chybějícím důkazu o vlivu skleníkových plynů na oteplování. Zdá se, že důkaz bude složité prokázat, když i z jednoduchých školních úvah vyplývá, že skleníkové teorie nectí základní fyzikální zákony.

Když se zvídavý člověk zeptá, proč přírůstky skleníkových plynů oteplují atmosféru, dostane od odborníka přes teorie IPCC¹⁾ odpověď, že tomu tak skoro jistě je, ale modely, které to ukazují a vyčíslují, jsou strašně složité. Tomu se má rozumět takto: „Věř co ti říkám a neztrácej čas nějakým ověřováním. Já sám to nevím / Nechci vědět.“ Je příznačné, že většině »specialistů« dělá potíže vyrovnat se s jednoduchými jevy a z nich plynoucími logickými důsledky, které tezi o vlivu skleníkových plynů popírají. Některé byly již zmíněny v číslech 8/2003, 10/2003 a 12/2003. Nyní uvedeme další.

Atmosféra bez skleníkových plynů

Pozorujme chování hypotetické atmosféry, jež je složena pouze z plynů s nulovým skleníkovým efektem. Jde samozřejmě o nereálný příklad. Ale přiblížila by se mu např. atmosféra složená ze vzácného plynu argonu, který je tvořen jednoatomovými molekulami. Učiňme další předpoklad, že na počátku pozorování má atmosféra velmi nízkou teplotu, dejme tomu 3 K (= -270 °C), což je přibližně teplota dnešního vesmíru, a že teplota pozemského povrchu ohřívaného slunečními paprsky je 15 °C.

Neskleníkovost naší argonové atmosféry je dána tím, že její molekuly nepohlcují infračervené záření, ani jej neemitují (nesálají). Zemské sálání tudíž prochází atmosférou beze ztrát do vesmíru aniž by ji ohřívalo (atmosféra zde vystupuje - ekologicky řečeno - jako jedno obrovské atmosférické okno se 100 % propustností). To ale neznamená, že atmosféra zůstane navždy chladná.

Přízemní vrstva atmosféry se otepluje kontaktem se zemským povrchem a ohřátý plyn putuje do horních vrstev atmosféry podle zákona známého ze školy. Přestože se horní vrstvy atmosféry nalézají v samé blízkosti mrazivého vesmíru, nemohou chladnout, protože - díky absenci skleníkových vlastností - nemohou sálat tepelnou energii. V horních vrstvách atmosféry se tak začne hromadit teplý vzduch.

Popsaný modelový děj velmi připomíná skleník, ve kterém se po rozbřesku hromadí teplý vzduch těsně pod skleněným stropem, který brání přenosu tepla prouděním. Pro skleník i náš modelový příklad je zpočátku charakteristická teplotní inverze, kdy teplota roste s výškou. Brzy ukážeme, že jsou to právě tzv. skleníkové plyny, které obrátí inverzní teplotní průběh v normální, tj. neskleníkový, kdy teplota klesá s výškou. Než tak učiníme, dokončeme pozorování: Vzduch se při kontaktu s povrchem může ohřát nejvýše na jeho teplotu, tj. 15 °C. Postupně od shora se na tuto teplotu ohřívají nižší vrstvy atmosféry a nakonec - po dlouhé době - se tato teplota ustálí všude v atmosféře. Tento závěr je ostatně zcela triviální: Tím, že jsme naši argonovou atmosféru zbavili možnosti radiační výměny tepla s okolím, jsme ji vlastně zcela izolovali od vesmíru a ona se postupně dostala do termodynamické rovnováhy se zemským povrchem, s nímž jediným si může vyměňovat teplo. Stav termodynamické rovnováhy, jak víme ze školy, je charakterizován vyrovnaností teplot.

Atmosféra se skleníkovými plyny

Nyní začněme do naší argonové atmosféry přilévat skleníkové plyny, například oxid uhličitý nebo metan, který je »skleníkovou« lobby vydáván za postrach.

Podle většiny skleníkových teorií se začne ohřívat atmosféra. Důvody se zdají být logické: Teplo sálající od země pohlcují skleníkové plyny, vzduch se zahřeje a zpětně otepluje zemský povrch atd. Pro ty, kteří se s touto logikou nespokojí, jsou po ruce vědečtější a složité skleníkové »teorie«, které »laik nemůže pochopit«.

Ve skutečnosti je takovýto proces očividně v rozporu s druhým zákonem termodynamiky. Ten říká, že se těleso (včetně plynu) nemůže spontánně ohřívat tím, že by čerpalo teplo od chladnějšího tělesa. Jde o jeden z nejrigidnějších zákonů, který odolal i nejnovějším fyzikálním poznatkům. Podle zákonů termodynamiky jednoznačně platí, že zahřátý povrch země může ohřát atmosféru jen do výše své teploty a obráceně - vzduch nemůže přispívat k ohřevu povrchu planety, pokud sám není teplejší.

Shrnuto: všechny skleníkové teorie mají asi takovou intelektuální úroveň, jako snaha uvést do varu vodu na zalití kávy tím, že hrnek postavíme na plotnu 80 °C. Stejně směšně působí obava, že se nám může stát totéž, co doktorovi Gigglesovi, horlivému prorokovi skleníkových katastrof (viz doprovodný komiks). Totiž že večer ulehneme do vychladlého lůžka a v noci z něho probuzeni horkem vylétneme jak z rozpálené sauny.

Co se tedy opravdu stane po přidání skleníkového plynu do naší argonové atmosféry?

A. Atmosféra si ze zemí začne vyměňovat teplo také sálavými mechanismy, samozřejmě při dodržení zákonů termodynamiky. To povede k rychlejšímu prohřívání atmosféry, než tomu v neskleníkové atmosféře; především se velmi rychle budou ohřívat nižší vrstvy atmosféry.

B. Atmosféra bude teplo nejen pohlcovat, ale i sálat. Platí zákon, že když těleso (i plynné) s nějakou účinností záření pohlcuje, se stejnou účinností jej emituje (tento zákon - Kirchhoffův - je velmi názorný: kdyby těleso teplo sice pohlcovalo, ale nemohlo ho vyzařovat, jeho teplota by trvale rostla, což se nepozoruje). Atmosféra tedy nejen pohlcuje tepelné záření od Země, ale také vyzařuje energii do vesmíru. Sálavé sdílení tepla mezi povrchem Země, atmosférou a vesmírem je díky skleníkovému chování atmosféry tak intenzivní, že převažuje nad prouděním, které žene teplý vzduch vzhůru. Výsledkem této převahy je pozorovaný pokles teploty s výškou. Skleníkové plyny totiž způsobí, že se zvýší tepelný prostup atmosférou. Není ale důvodu, aby se atmosféra kvůli skleníkovým plynům ohřívala nad teplotu zemského povrchu; je tomu právě naopak.

Závěr: Pokud se skleníkovým efektem rozumí pouze ohřev atmosféry teplem, které sálá od zemského povrchu, pak skleníkový efekt pouze urychlí prohřátí atmosféry, ale nezvýší její ustálenou teplotu.