Foto: Francesco Scatena, Shutterstock

Skleníkové plyny nemají vliv na teplotu na Zemi

Dnešní myšlení o změně klimatu říká, že tzv. skleníkové plyny, hlavně oxid uhličitý, oteplují planetu. Ukažme si, že skleníkové plyny oteplují planetu podobně jiné plyny v atmosféře, avšak jen úměrně k jejich zastoupení v ovzduší, což je 0,4 promile pro oxid uhličitý. Zbytek skleníkového efektu, 999,6 promile, realizují hlavní atmosférické plyny dusík, kyslík a vodní pára.

Příroda měří své globální cykly nikoliv na dny a roky, ale na stovky, ne-li tisíce let. Wikipedické kresbičky o globálním oteplování přitom zabíhají sotva 150 let do minulosti, systematická agenda kolem tohoto „problému“ vznikla až kolem roku 1960.

Lidské poznávání klimatu má více podob. Hlavní problém klimatické agendy však je, že publikováni jsou vědci i nevědci jen za „objev“ globálního oteplování, aniž by museli svá tvrzení dokazovat. Ti ostatní jsou umlčováni a odmítáni, i kdyby pro svá tvrzení podali nezvratné důkazy.

Globální oteplování

Sluncem ohřátý zemský povrch vyzařuje k nebi tepelné záření, jehož část absorbují skleníkové plyny v ovzduší. Část Zemí vyzařovaného tepla tak neskončí ihned ve Vesmíru, ale zůstane v atmosféře, nebo se dokonce vrátí na zemský povrch, kde tak vzroste teplota. To je oficiální a víceméně správný popis skleníkového efektu, bez kterého by byl dnešní život na planetě Zemi sotva myslitelný.

Existuje obava, že když se v ovzduší trvale „hromadí“ oxid uhličitý CO2, který byl dříve „bezpečně zakopán“ v hluboko pod zemí jako uhlí či či ropa, může se Země a její atmosféra oteplit víc, než je zdrávo. Pisatelé Wikipedie předpovídají navýšení hladiny moří o "100 i více metrů, spojeným se ztrátou životního prostoru."

Pouhý stopový oxid uhličitý v atmosféře však na takovou katastrofu nemá dostatečnou "sílu", i kdyby se v něho proměnilo veškeré uhlí a ropa pod zemským povrchem! Ostatně naše Země kdysi dávno, v době svého vzniku, musela projít svojí ranou horkou fází, kdy veškerý její uhlík a voda byly v atmosféře jako oxid uhličitý CO2 a vodní pára. To podle dnešních aktivistů musel být doslova enormní skleník, který přesto Zemi umožnil vychladnout do dnešního stavu.

Zemská teplota bez atmosféry

Už v 19. století bylo jasné, že by Země bez atmosféry byla chladnější, než je ve skutečnosti.

Wikipedie: „Existenci skleníkového efektu předpověděl roku 1824 francouzský fyzik a matematik Joseph Fourier, kterého později podpořil Claude Pouillet a irský experimentální fyzik John Tyndall. Účinek skleníkového efektu byl vyčíslen v roce 1896 švédským vědcem Svantem Arrheniem. Závěry jejich bádání jsou: průměrná povrchová teplota na Zemi bez atmosféry by byla o 33 °C nižší, než je aktuální průměrná teplota povrchu Země. Byla by tak na úrovni -19 °C, místo dnešních a skutečných +14 °C.“

Tento popis je realistický, a sice proto, že nejmenuje žádný konkrétní „oteplovací“ plyn v atmosféře. Dnešní vědci by se od citovaných osobností mohli učit.

Teplota Země s atmosférou

Ptejme se, jaká by byla průměrná teplota na Zemi s atmosférou bez skleníkových plynů. To reprezentuje stav, kdy veškeré tepelné záření od Země nerušeně ulétne rovnou do Vesmíru. Pozorný pohled ale říká, že tento stav je vyloučen. Tepelné záření zemského povrchu vždy intenzivně koliduje s atmosférou, a to nejen s jejími skleníkovými plyny H2O a CO2 (vodní pára, oxid uhličitý), ale také a hlavně s dominantními a „neskleníkovými“ molekulami N2 a O2 (dusík, kyslík). Popišme si to podrobněji:

1) Když Zemí vyzářený tepelný foton koliduje s neskleníkovou vzdušnou molekulou N2 a O2, odrazí se od ní (obecně do všech směrů), ale zachová si energii. Výsledkem je, že jen minimum původních tepelných fotonů doputuje z povrchu Země rovnou do Vesmíru, nejspíš to není žádný! Většina z nich je rozptýlena v atmosféře srážkami s molekulami vzduchu a dříve či později pohlcena je systémovým polem tepelného záření, jehož teplota odpovídá teplotě v dané výšce atmosféry. Přímo do Vesmíru tak uniká jen chladné tepelné záření z nejvyšších vrstev troposféry (cca od výšky 12 km). Mnohem větší přímý energetický únik do Vesmíru představuje viditelné sluneční záření odražené od Země (mořské plochy, ledovce, oblačnost ap.). Sluneční záření je také pohlcováno atmosférou, i když asi v menší míře (zemská atmosféra pohltí jen asi 25% dopadajícího slunečního záření).

2) Atmosféra - i bez CO2 - se na rozdíl od viditelného slunečního světla, chová vůči zemskému tepelnému záření jako rozptylné (difúzní) prostředí: většina Zemí vyzářených fotonů se rozptýlí v ovzduší, s nímž pak sdílí svou energii. Množství CO2 v ovzduší hraje v tomto ději malou roli: Celá atmosféra totiž vytváří "sálavé" vrstvy, definované vlastní teplotou, která s výškou klesá. Každá vrstva pak podle Planckova zákona sdílí (vyměňuje si) sálavé teplo s teplejší vrstvou pod ní a s chladnější nad ní. Obsah CO2, kterým se zlepšuje sálavost vrstvy, toto sdílení (rozuměj chlazení atmosféry) jen zlepšuje: Má-li mít oxid uhličitý vůbec nějaký teplosměnný účinek, je to ten, že zvyšuje sálavost prostředí a tudíž i účinnost teplosměnných dějů v ovzduší.

3) Když pozemský foton koliduje se skleníkovou molekulou (CO2 a vodní pára), i od té se často jen odrazí jako v bodě 1) se všemi popsanými důsledky. Může být ale také touto molekulou pohlcen a excitovat ji (vybudit) do vyššího energetického stavu. Tento stav je nestálý, molekula brzy zase „spadne“ do základního stavu a pohlcený foton tak vrátí (vyzáří). Fyzikové tomu někdy říkají „nepružný odraz“; jde o to, že i tento "nepružný" děj vede nakonec ke stejnému výsledku jako v bodě 1). Obsah CO2 zkrátka teplotní situaci významně nezhorší, ani nezlepší.

Zemské tepelné záření je na každý pád takřka bez šance přímo a nerušeně ulétnout od zemského povrchu rovnou do Kosmu. V cestě mu stojí nejen stopové skleníkové plyny a vodní pára, ale zejména dusík N2 a kyslík O2, se kterými také interaguje, ikdyž většinou "jen" pružně (odrazy). Jinou překážkou je pak systémové tepelné záření, jehož složení závisí jen na místní prostorové teplotě, ale nikoliv a bezvýhradně jen na existenci hmotného prostředí (vzduch a plyn, mlha a kapalina, prach ap.), které teplotu vzduchu v daném místě "jen" stabilizuje.

Prostorové tepelné záření

Žádný tepelný foton, který opustí zemský povrch, „neletí“ vzhůru a sám až do kosmu. Prostor mezi Zemí a Vesmírem není prázdný, nýbrž je systémově vyplněn fotonovým polem, jehož ustálené složení a energetická hustota závisí jen na místní teplotě (viz zákony Wienův, Planckův a Stefanův-Boltzmannův). Pozemský foton (tj. foton vyzářený zemským povrchem) se v tomto prostředí více či méně rozpouští...

Tepelné záření ve výšce 100 metrů nad zemí je tak už jiné (chladnější), než tepelné záření v blízkosti z povrchu. Chladné záření, které „odráží“ skleníkový plyn v atmosféře, rozhodně nelze považovat za odraz záření, které opouští zemský povrch! „Odráženo“, přesněji vyzařováno je k Zemi jen teplo (chcete-li chlad) z vyšší chladné vrstvy atmosféry.

Dodejme ještě, že ke sdílení tepla (=energie) v atmosféře dochází i při vzájemných srážkách molekul; tento příspěvek jsme už naznačili. Dochází k němu na základě kvantových výběrových pravidel a dál jen posiluje intenzitu chlazení naší modré planety. V tomto textu to nediskutujeme.

Závěr

Příroda nemůže a nepracuje tak, aby o její teplotní stabilitě a nastavení rozhodoval stopový skleníkový plyn s objemovým podílem 0,04 %. CO2 neřídí ani teplotu atmosféry ani zemského povrchu. Navíc tepelné záření nesálá od zemského povrchu až do kosmu, neboť je rušeno skleníkovou atmosférou. Každá vrstva atmosféry je beze zbytku zaplněna plynem (=vzduchem) a tepelným zářením, které odpovídá místní teplotě.

Hledáme-li pro CO2 nějakou významnější teplosměnnou roli, působí spíš chladivě, protože zvyšuje sálavost atmosféry a tím i únik (původně slunečního) tepla do zpět Vesmíru.

Nejdůležitější je, že teplosměnného procesu v atmosféře mezi Zemí a nebem se neúčastní jen stopový skleníkový plyn, ale celá atmosféra, zejména pak neskleníkové plyny kyslík a dusík. Zploštit tuto úlohu jen na roli jednoho a velmi slabě zastoupeného skleníkového plynu je křečovitým nepochopením mohutné sálavé podstaty zemského termodynamického systému.

Autor: RNDr. Jiří Hejhálek
Foto: Shutterstock