Svar:
Det är mycket svåra frågor du ställer Anna! Jag skall försöka svara så gott det går. Först: Vad menar vi med istid? Det är när en stor del av t.ex. norra Europa, Asien och Nordamerika är täckt av inlandsis.

Figuren nedan från Wikimedia Commons
visar ändring i jordens temperatur (blÃ¥ kurva), halten CO₂ (grön kurva) och mängd damm (röd kurva). Under de senaste 400000 Ã¥ren har vi alltsÃ¥ haft 4 perioder när klimatet varit 10 grader kallare än vad temperaturen är nu. Dessa kalla perioder kallas istider och kontinenterna har alltsÃ¥ delvis varit täckta av ett istäcke pÃ¥ flera km:s tjocklek.

Man ser att temperaturen och halten CO₂ följer varandra mycket nära. Anledningen är att kallt vatten kan lösa mer CO₂ än varmt vatten. AlltsÃ¥: Kallt klimat - mer koldioxid i haven och mindre i atmosfären. Vid varmt klimat är det tvärtom.

Observera orsak och verkan här. Det är inte den högre halten av CO₂ som är orsak till att det är varmare nu än under istiden. CO₂ är visserligen en s.k. växhusgas - se nedan - men en fördubbling av nuvarande halt skulle bara ändra jordens medeltemperatur med en grad och skillnaden i temperatur mellan istid och icke-istid är c:a 10 grader. Det är alltsÃ¥ temperaturändringen som orsakar förändringen i CO₂-halt, inte tvärt om!

Resonemanget i ett dokument från Columbia University (numera försvunnet) är alltså helt felaktigt:

Past relationships between atmospheric CO₂ and surface temperature

We can learn about earth climate sensitivity to past variations in atmospheric CO₂ by drilling into ice sheets. Ice sheets record past concentrations of atmospheric CO₂ by trapping bubbles of ancient air as the ice sheet forms. The figure below shows the relationship between CO₂ in the atmosphere and surface temperatures over Antarctica spanning the last 150,000 years.

As you can see, there is a very close relationship between surface temperatures and atmsopheric CO₂ levels. Note, however, the present mismatch between the current high levels of CO₂ (around 365 ppm) and the relatively unchanged surface temperatures. If past history is a guide to the future, the data in this plot suggest we are due for very significant global warming.

Figuren man refererar till är i princip nedanstÃ¥ende. Man har, som synes, problem att förklara nuvarande temperatur med en CO₂ halt av över 370 ppm. Förklaringen ges ovan: det är temperaturändringen som orsakar ändringen i CO₂ halt, inte tvärt om!

Nu till dina frågor.

1) Ganska säkert, men vi vet inte exakt när. De senaste 4 istiderna visas på figuren nedan. Man ser att de återkommer med stor regelbundenhet med en period på c:a 110-120 tusen år. Interglacialperioderna (varma perioder mellan istiderna) är emellertid ganska korta, så om c:a 10000 år blir det nog en ny istid om det inte händer något annat innan dess.

2) Man tror att istiderna beror på att jordens bana påverkas av jätteplaneterna Jupiter och Saturnus. Det är flera aspekter på jordens rörelse som påverkas, men viktigast är antagligen att excentriciteten (avlångheten) hos jordbanan ändras periodiskt (se Milankovitch cykler). Medelavståndet till solen ändras inte, men enligt Keplers andra lag (se Keplers lagar) kommer jorden att tillbringa längre tid på stort avstånd från solen eftersom banrörelsen är långsammare där. En excentrisk bana ger alltså lägre temperatur, en cirkulär högre temperatur. Påverkan av övriga variationer beskrivs i fråga [14214].

3,4) Jordens temperatur beror på balansen mellan instrålning (ljus från solen) och utstrålning (värmestrålning från jorden), se strålning, in-/ut-. Solens utstrålning är mycket stabil - åtminstone på tidsskalor på några 100 miljoner år. Instrålningen till jorden kan alltså endast ändras genom ändringar i jordens rörelse (se ovan) eller att jordens reflektionsförmåga (sk albedo) ändras. En del av det inkommande ljuset reflekteras direkt och försvinner ut i rymden. Ökning i albedo kan t.ex. åstadkommas av mer moln eller mer is/snö. Moln och is/snö är ju vitt, dvs har hög reflektionsförmåga. De orsakar därmed minskning i nettoinstrålningen och därmed en sänkning i temperaturen.

Om golfströmmen skulle upphöra, så får vi säkert åtminstone
en liten istid. Det kan vara så att det bara är slumpen som orsakar istider:
man kan tänka sig att även förekomsten av inlandsis över norra Europa kan vara ett stabilt system även utan en ändring i instrålningen.

Även om instrålningen är konstant kan man ändra balansen genom förhindra utstrålningen. Vissa gaser, t.ex. vattenånga och koldioxid absorberar värmestrålningen från jorden och hindrar den därmed att försvinna ut i rymden. Detta medför en uppvärmning av jorden, se växthuseffekten.

5) Ingen - inte ens Polman - vet.

6) Inte med nuvarande teknik. Om vi slutar förstöra ozonlagret, så kommer det med tiden att reparera sig själv.

Se vidare Ice_age.

/Peter E 1999-06-27

Svar:
Exempel på fossila bränslen: kol, olja, naturgas. De kallas fossila därför att de finns i gamla geologiska formationer, och skulle ha blivit kvar där, om inte vi hade plockat upp dom för att elda med (naturgas borde alltså i konsekvensens namn kallas fossilgas). Problemet är att vi därmed ökar koldioxidhalten i atmosfären. Detta kan ge upphov till en temperaturhöjning med svåröverskådliga följder, den så kallade växthuseffekten. Fördelen är att de är relativt lättillgängliga, lättanvända och billiga.

Motsatsen kallas fönybara bränslen, som trä, halm, biogas, etanol, rapsolja. De gröna växterna tar ju upp koldioxid ur luften. När vi eldar trä frigörs visserligen kodioxid, men det blir inget nettotillskott eftersom trädet har tagit upp lika mycket när det växte. Se fråga [1129] för det mer generella begreppet förnybara energikällor.

Wikipedia säger om bildandet av fossila bränslen:

Enligt den biogeniska teorin har jordens petroleumtillgångar bildats då förhistoriska alger och plankton lagt sig på sjöars och havs botten under syrefria förhållanden. Detta organiska material har begravts under stora lager sediment. Genom högt tryck och hög temperatur har det omvandlats kemiskt, först till kerogen och sedan genom ytterligare tryck och värme till kolväten i gas- eller vätskeform (det vill säga naturgas och petroleum).

Växter på land bildar dock främst kol. Stora delar av jordens kolreserver härstammar från den geologiska perioden karbon.

Kol kommer alltså antagligen från jättestora ormbunksliknande träd, se den fantasifulla illustrationen nedan från Wikimedia Commons.

Alla fossila bränslen kommer alltså från växter/alger som med hjälp av solljus omvandlar koldioxid och vatten till kolhydrater:

CO₂ + H₂O + energi (solljus) --> CH₂O + O₂

CH₂O är en förenklad formel för ett kolhydrat. Under lÃ¥ng tid och vid högt tryck och hög temperatur omvandlas sedan kolhydraterna till kolväten (olja, fossilgas) eller kol. Energin i dessa bränslen är alltsÃ¥ inget annat än lagrat solljus!

Se vidare länk 1, Fossila_bränslen och Fossil_fuel.

Fundera: Hur är det med torv? Är torv fossilt eller förnyelsebart?

Tillägg 13/12/2013:

Ovanstående beskrivning av bildandet av fossila bränslen är mycket väl etablerat i vetenskapen. Det finns emellertid en liten minoritet som tror på ett icke-biologiskt scenario.

Det mest direkta argumentet för biologiskt ursprung är att ¹³C/¹²C-förhÃ¥llandet i organiskt material är mindre än i oorganiskt kol. Fossila bränslen har detta lägre förhÃ¥llande, se frÃ¥ga [19264].

Här är ett utdrag av Bradley J Dibble (länk 2) som argumenterar för den traditionella synen med argumentet att fossila bränslen innehåller fossila biomarkörer (identifierbara rester av växter/djur).

The abiotic theory is controversial and has a number of flaws, however. For one, it doesn’t predict deposits of oil as well as the biogenic theory does. Oil deposits are typically found close to fault lines because that’s where two tectonic plates meet, and ocean sediments can be more easily buried in those regions. Also, oil deposits usually have biomarkers, little telltale signs of life. For the abiotic theory to work, those markers have to be explained somehow; it fills in that hole by suggesting microbes must have been feeding on the petroleum. The biogenic theory easily explains why such evidence of life would be present, however, given that they originated from the remains of once-living plants.

/KS/lpe 1998-11-19

Svar:
Surt regn uppstÃ¥r när atmosfären innehÃ¥ller framför allt svaveldioxid SO₂ och NO_x. Svaveldioxiden kommer frÃ¥n förbränning av kol och olja, eftersom kol och olja oftast innehÃ¥ller en hel del svavel som förorening. Kväveoxiderna kommer frÃ¥n förbränning vid hög temeratur (luften innehÃ¥ller ju syre och kväve).

Man kan stoppa det genom att sluta förbränna fossila bränslen (kol, olja) och använda bättre energikällor som inte ger upphov till utsläpp.
Det finns mest svaveldioxid i områden där man har mycket industrier, t.ex. vissa delar av centraleuropa.

Naturgas (som egentligen borde kallas fossilgas) är bättre vad gäller svavel, men även den ger upphov till kväveoxider och koldioxid CO₂, det senare ökar växthuseffekten. Denna är ett av mänsklighetens allvarligaste problem för närvarande, eftersom en höjning av jordens medeltemperatur pÃ¥ bara nÃ¥gra grader skulle fÃ¥ allvarliga konsekvenser.

Se vidare Surt regn och Växthuseffekten.
/Peter E 2003-09-25

Svar:
Bästa Lotta Fysikstuderande!

Växthuseffekten är den uppvärmning av jordytan som åstadkoms av jordens atmosfär. Effekten beror på att en del av den värme som strålar ut från jordytan värmer upp luften i atmosfären i stället för att stråla ut i rymden. Jorden blir därigenom varmare än den skulle ha varit om den hade saknat atmosfär. Växthuseffekten


Växhuseffekten orsakas av att synligt ljus från solen går nästan obehindrat igenom atmosfären och värmer upp jordytan. Eftersom jordytan är 15 grader C i medeltal strålar den i infrarött. Den infraröda strålningen absorberas till stor del av atmosfären i stället för att slippa ut i rymden, så vi får en uppvärmning. Figuren nedan från Greenhouse_effect illustrerar detta. De nedre panelerna visar att transmissionen av infraröd strålning är nära noll utom för några smala fönster.

Växthuseffekten är bra så länge den är lagom - utan växhuseffekten skulle jordens medeltemperatur vara -20 grader C! Det betyder att människan knappast funnits på jorden utan växthuseffekten.

Kvävet och syret i luften bidrar inte till växthuseffekten, det är framfår allt vattenånga, koldioxid och metan som gör det.

Det är ganska säkert att man kan mäta en höjning av medeltemperaturen på jorden, se fråga [15293]. Om höjningen är verklig kan det bero på vår påverkan, men det kan också ha naturliga orsaker. Typiskt svar från en vetenskapsman :-).

Några ovedersägliga fakta emellertid:

1. Vår förbränning av fossila bränslen ökar koldioxidhalten i atmosfären med över 1 ppm per år (nuvarande värde är c:a 410 ppm (2018, se Carbon_dioxide_in_Earth%27s_atmosphereCurrent_concentration))
   
2. Koldioxid är en effektiv växthusgas
   
3. Klimatsystemet är mycker komplext med flera osäkra parametrar som har positiv eller negativ återkoppling
   

Vår påverkan bör alltså öka temperaturen; det osäkra är med hur mycket. Svårigheten är att atmosfären är ett mycket komplicerat system som påverkas av många faktorer. En liten ökning skulle kunna orsaka en stor ökning om den sätter igång en uppvärmande process.

Vattenånga är, som sagt, en viktig växthusgas. Mer vattenånga i atmosfären skulle betyda högre medeltemperatur på jorden. Men mer vattenånga kan betyda mer molnighet och därmed lägre instrålning. Detta skulle betyda lägre temperatur. Man kan alltså tänka sig att vattenångan har en stabiliserande verkan på temperaturen. Detta enkla exempel illustrerar hur komplext problemet med det globala uppvärmningen i själva verket är.

För vidare studier: artikel om växthuseffekten i Nationalencyklopedin (växthuseffekten), Växthuseffekten från Svenska naturskyddsföreningen, Greenhouse_effect, Global_warming och nedanstående länkar.

Se även den trevliga videon från Lunds tekniska högskola:

/Peter E 2004-01-28

Svar:
Milankovitch cykler är variationer av

1 Jordbanans excentricitet (hur avlång banan är)

2 Jordaxelns lutning mot normalen till jordbanans plan

3 Jordaxelns precession.

Förklaring för temperaturpåverkan för ovanstående

1 Om jordbanan är mycket avlång (hög excentricitet) blir klimatet kallare eftersom jorden tillbringar längre tid på ett avstånd från solen som är större än avståndet vid cirkulär bana. Detta beror på Keplers andra lag, se [12644], som alltså säger att banhastighheten är lägre på större avstånd från solen. Jorden tillbringar alltså längre tid utanför medelavståndet, varför det blir kallare än när avståndet hela tiden är lika med medelavståndet. Observera att det är bara excentriciteten som ändras. Medelavståndet till solen (ellipsens halva storaxel) är konstant. Variationen i excentriciteten är komplex, med huvudkomponenten har en period på c:a 100000 år.

2 Till skillnad från 1 påverkar jordaxelns lutning inte den totala instrålningen utan bara fördelningen. Minskad lutning ger en större skillnad beroende på latitud: polerna blir kallare och områden nära ekvatorn blir varmare. Skillnaden syns bäst om vi betraktar extremerna. Om jordaxeln är vinkelrätt mot jordbanan kommer områden nära polerna att få mycket liten instrålning. Stora delar av polerna kommer att täckas av is. Om lutningen däremot är 0 (rotationsaxeln i jordbanans plan) kommer årstidsvariationerna att vara extrema, men eftersom jordens medeltemperatur är c:a 15^oC, så kommer all is att smälta. Perioden för ändringen i jordaxelns lutning är c:a 41000 år och amplituden en grad. Se länk 1 och 2.

3 Jordaxelns precession orsakar en förskjutning i årstiderna (förutom att polstjärnan inte är polstjärna), se Precession_of_the_equinoxesEffects. Perioden är 25772 år. För närvarande är jorden närmast solen i januari och längst ifrån i juli. Detta ger mindre extrema årstider på norra halvklotet. Efter 13000 år är jorden närmast solen i juli, så årstidsvariationerna på norra halvklotet förstärks.

Variationerna ovan beror på påverkan på jorden inte bara av solen utan även av månen och andra planeter. Den kombinerade effekten av dessa variationer ger upphov till ändringar i klimatet, t.ex. periodiskt återkommande istider.

Se även Milankovitch_cycles.

Påverkan på klimatet kompliceras av negativa och positiva återkopplingseffekter. N och S halvkloten är för det första olika. Nordpolen är hav och en övervägande del av norra halvklotet är kontinenter. Sydpolen är en kontinent och det mesta av södra halvklotet är hav.

Lösligheten av CO₂ i havsvatten minskar med ökande temperatur, sÃ¥ CO₂ flyttas upp i atmosfären vid förhöjd temperatur. Mer CO₂ i atmosfären ökar växthuseffekten vilket leder till högre temperatur. Vi fÃ¥r alltsÃ¥ en förstärkning av effekten pÃ¥ temperaturen - en positiv Ã¥terkoppling.

Is och snö har hög reflektionsförmåga (högt albedo). Det betyder att ett snötäckt område har mindre nettoinstrålning (instrålning-reflekterat ljus). Även detta är alltså en positiv återkoppling som förstärker temperatureffekterna.
/Peter E 2005-10-26

Svar:
Hej Thomas! Som vanligt en relevant och klurig fråga!

Nej, utsläpp av vatten skulle inte ha någon märkbar betydelse eftersom det globalt inte är någon brist på vatten på jorden - 2/3 av ytan är ju täckt av hav! Det är andra faktorer som bestämmer hur mycket vattenånga det finns i atmosfären.

I applikationen under undervisningstips nedan kan man se att en fördubbling i den nuvarande CO₂-halten ger mindre än en grads temperaturhöjning¹). Om vi emellertid skulle ta bort all vattenÃ¥nga skulle temperaturen sjunka med c:a 30 grader, och om vi dubblade halten vattenÃ¥nga skulle temperaturen vara 25 grader högre än nu. Detta är naturligtvis den enklast tänkbara klimatmodellen, men visar att vattenÃ¥ngan är fundamental för förstÃ¥elsen av den globala uppvärmningen.

Är det alltså vattenångan vi skall oroa oss för? I det temperaturintervall vi har på jorden i dag förekommer vatten som ånga (gasform), moln (vattendroppar, iskristaller), öppet vatten, snö och is. Övriga växhusgaser ha ingenstans att ta vägen. De är i gasform vid alla rimliga temperaturer, och utbytet med haven är ganska långsamt. Vattenånga däremot kan kondenseras och falla ner som regn och på så sätt försvinna som växthusgas. Vattenånga kan bilda moln som ökar reflektionsförmågan, vilket minskar instrålningen och temperaturen minskar. Om det bildas snö och is på marken eller på havsytan, kommer också reflektionsförmågan att öka med minskad temperatur som följd. Det är som synes mycket komplicerat att bestämma om vattnet dämpar eller accelererar den globala uppvärmningen.

Engelska Wikipedia säger om detta (Water_vaporWater_vapor_in_Earth.27s_atmosphere):

Gaseous water represents a small but environmentally significant constituent of the atmosphere. Approximately 99.99% of it is contained in the troposphere. The condensation of water vapor to the liquid or ice phase is responsible for clouds, rain, snow, and other precipitation, all of which count among the most significant elements of what we experience as weather.

Less obviously, the latent heat of vaporization, which is released to the atmosphere whenever condensation occurs, is one of the most important terms in the atmospheric energy budget on both local and global scales. For example, latent heat release in atmospheric convection is directly responsible for powering destructive storms such as tropical cyclones and severe thunderstorms. Water vapor is also a potent greenhouse gas.

Because the water vapor content of the atmosphere is expected to greatly increase in response to warmer temperatures, there is the potential for a water vapor feedback that could amplify the expected climate warming effect due to increased carbon dioxide alone. However, it is less clear how cloudiness would respond to a warming climate; depending on the nature of the response, clouds could either further amplify or partly mitigate the water vapor feedback.

I nedanstående diagram från Wikimedia Commons (Greenhouse_gasRole_of_water_vapor) syns en klar trend att halten vattenånga i stratosfären ökas. Nedre delen av figuren visar ökningen under en 22-årsperiod som funktion av höjden.

Ökningen beror antagligen på att atmosfärens temperatur har ökat, så att den kan hålla mer vattenånga. Om nettoeffekten av mer vattenånga ger en ytterligare ökad temperatur (genom att vattenångan fungerar som växthusgas) eller en minskad temperatur (genom ökad molnbildning) är som sagt osäkert.

Undervisningstips

Länk 1 innehåller applikationen Surface Temperature of Terrestrial Planets (Jordliknande planeters yttemperatur).
Det är en mycket bra "tutorial" om hur temperaturen på en planet beror av olika parametrar. Applikationen visar mycket bra de viktigaste faktorerna som bestämmer medeltemperaturen på en planet: avstånd till solen, reflektionsförmåga (albedo) och förekomst av växthusgaser. Relevant för studier i astrobiologi men även mycket relevant för diskussion av växthuseffekten.

______________________________________________________

¹) Detta kan tyckas konstigt när man talar om att en relativt marginell ökning av CO₂-halten under nÃ¥gra tiotal Ã¥r skulle ge flera graders temperaturökning. Förklaringen är att atmosfären är ett mycket komplext system med mÃ¥nga komponenter (se frÃ¥ga [15136]) som är kopplade och bÃ¥de kan förstärka och motverka temperaturhöjningen.

/Peter E 2009-11-17

Svar:
0 Amanda! Det finns flera frÃ¥gor som behandlar solarkonstanten, se t.ex. frÃ¥ga [13917]. Värdet är 1370 W/m².

1 För konstant temperatur:

Instrålad effekt = utstrålad effekt

där vänstra ledet är

(1-a) (solarkonstanten) pR²

R är jordradien och uttrycket ovan är den yta som träffas av strålningen, a är jordens albedo (reflektionsförmåga, dvs hur stor del av den inkommande strålningen som direkt reflekteras tillbaka ut i rymden). Jorden medelalbedo är c:a 0.36, så 0.64 av strålningen absorberas och ger bidrag till uppvärmningen.

Den utstrålade effekten är från Stefan-Boltzmanns lag (Stefan-Boltzmann_law)

4pR²sT⁴

(observera att här har vi hela klotets yta!)

Vi får alltså

(1-a) (solarkonstanten) pR² = 4pR²sT⁴

dvs

(1-a)(solarkonstanten) = 4sT⁴

T⁴ = (1-a)(solarkonstanten)/(4s) = 0.641370/(45.67 10^-8) = 38.7 10⁸

dvs

T = 249 K = (249-273) = -24^oC

Jämfört med jordens uppmätta medeltemperatur, c:a 15^oC, är detta mycket lågt. Observera dock att vi ännu inte tagit hänsyn till växthuseffekten .

2 Växthuseffekten behandlas detaljerat i fråga [12668]. Anledningen till att infallande och utgående strålning påverkas olika av atmosfären är helt enkelt att de innehåller helt olika våglängder. Det infallande spektret (vita pilar i nedanstående figur från länk 1) är temperaturstrålning från en kropp med temperaturen 5700 K (solen), vilket ger maximum för synligt ljus. Den utgående strålningen (röda pilar) kommer från en kropp med mycket lägre temperatur, varför maximum ligger i infrarött/mikrovågor. Om den utgående strålningen hindras får man en obalans i effekten och jordens temperatur ökar. Detta betyder att utstrålningen ökar tills balans nås och vi fått en högre jämviktstemperatur. Den största delen av temperaturhöjningen pga växthuseffekten kommer från vattenånga i atmosfären. Koldioxiden bidrar direkt till en mycket liten höjning, se länk 1.

3 Verkligheten är i själva verket mycket mer komplicerad. Dels finns det fler faktorer att ta hänsyn till (t.ex. aerosoler) och dels har man återkoppling mellan de olika parametrarna. Om man t.ex. ökar värdet på en parameter kan det tänkas att en annan parameter antingen minskar eller ökar. Detta är skälet till att olika klimatmodeller ger olika resultat.

Länk 1 är en mycket bra övning vad gäller temperaturbalansen. Solar_radiation_management behandlar möjliga metoder att påverka jordens temperatur genom att ändra albedot (geoengineering, se länk 2). Climate_model är en bra introduktion till klimatmodeller.

/Peter E 2010-01-29

Svar:
Carl! Egentligen en geologi-fråga, men jag skall ändå försöka mig på några kommentarer.

För det första finns det inga direkta data hur jordens urspungliga atmosfär var sammansatt. Vi får titta på vilka grundämnen i gasform som förekommer mycket i solsystemet och vilka gaser som kommer ut vid vulkanism. Jorden var ju när den bildades i princip en stor vulkan. Dels värmdes den upp när den bildades och dels utsattes den för ett bombardemang av meteoriter. Perioden kallas ju Hadean (Hades är ju dödsriket i den grekiska mytologin).

Grundämnenas förekomst i solsystemet framgår av Abundances_of_the_elements_(data_page)Sun_and_solar_system.

Där kan man se att förutom väte och helium (som bÃ¥da är mycket lätta och försvinner nästan omedelbart när jorden bildades) dominerar kol, syre och kväve. Man bör alltsÃ¥ vänta sig att den urspungliga atmosfären innehöll dessa ämnen. Eftersom O₂ är mycket reaktivt sÃ¥ försvinner det säkert genom att det oxiderar andra ämnen, bland annat kol. Observera att det var säkert 1000-2000 grader pÃ¥ jordytan, sÃ¥ allt brännbart (t.ex. kol) brann upp. Enligt detta resonemang skulle atmosfären bestÃ¥ till en stor del av koldioxid och en del andra gaser t.ex. kvävgas. Med tanke pÃ¥ vulkanism och venusatmosfärens sammansättning (se Planetary Fact Sheets), sÃ¥ inehöll atmosfären säkert även en del svaveloxider.

Nedanstående figur (från Atmosphere_of_Venus) visar den procentuella sammansättningen av Venus', Mars' och jordens troliga första atmosfär. Varför jordens nuvarande atmosfär är så helt annorlunda förklaras nedan.

Det är emellertid inte ens säkert att jorden hade någon atmosfär alls från början. Solen var när den skapades antagligen mycket aktiv (jmfr. T-Tauri stjärnor, T_Tauri_star), så partikelstrålningen från solen kan ha slitit bort den atmosfär som bildats.

Dagens atmosfär har sammansättningen c:a 20% syrgas, 80% kvävgas och små mängder av andra gaser t.ex. koldioxid, se Atmosphere_of_Earth. I medeltal innehåller jordatmosfären 1% vatten, i huvudsak som vattenånga och en mindre del som moln (vattendroppar/iskristaller).

Syrgasen kommer från fotosyntetiserande växter och bakterier, se figuren i fråga [1550] hur syrehalten har byggts upp under ett par miljarder år.

Vart har kolet tagit vägen då? Bilden i fråga [14739] visar i vilken form kolet finns på jorden (se även länk 1). De dominerande sänkorna är som synes kalksten (från snäckor, skaldjur) och organiskt material (från döda växter, djur, bakterier) i sedimentära bergarter. Det är alltså livsformer genom tiderna som har utarmat atmosfären på koldioxid!

Bara en liten del av den utspungliga koldioxiden finns bundet i existerande liv. Den viktigaste stabilisatorn för den atmosfäriska koldioxidhalten är jordens inre med hjälp av den långsamma koldioxidcykeln, Carbonate-silicate_cycle.

Med karbonat-silikatcykeln, se bilden nedan frÃ¥n länk 2, transporteras atmosfärens koldioxid, via havet, utfällning i form av CaCO₃, transport med kontinentaldriften till jordens inre i subduktionszonerna. Vid den höga temperaturen i jordens inre ombildas karbonatet till silikat. Vid vulkanutbrott släpps sedan en del av den Ã¥terbildade koldioxiden ut i atmosfären.

Vi har alltså en cirkulation av koldioxid. Det är alltså så länge kontinentaldriften pågår en jämviktshalt av 200-280 ppm koldioxid i atmosfären (se figuren i fråga [830]). Anledningen till att denna process inte kan rädda oss från ökningen i koldioxidhalten (i dag över 380 ppm pga användning av fossila bränslen) är att processen har för lång tidskonstant - vi släpper helt enkelt ut alltför mycket koldioxid under kort tid.

Se även Atmosphere_of_Earth och History_of_Earth.

Se fråga [13757] för den organiska koldioxidcykeln och fråga [12306] för hur man tror att vatten kom till jorden.

/Peter E 2010-09-16

Svar:
Anders! För det första måste vi skilja på klimat och väder. Väder beskriver temperatur, nederbörd och andra egenskaper hos atmosfären just nu eller under en kortare period. Klimat är det genomsnittliga vädret i ett visst område och hur det varierar under flera tiotals år.

Global uppvärmning innebär att medelvärdet av temperaturen över hela jorden ökar, dvs är ett mÃ¥tt pÃ¥ den totala energibalansen av instrÃ¥lning/utstrÃ¥lning. NedanstÃ¥ende figur ofta kallad hockey-klubban (frÃ¥n NASA) visar den globala Ã¥rsmedeltemperaturen frÃ¥n 1880 till 2009. Att medeltemperaturen har stigit med c:a 0.7^o gÃ¥r knappast att förneka, men man kan diskutera vad höjningen beror pÃ¥. De flesta tror att höjningen framför allt beror pÃ¥ den av oss orsakade ökningen av växthusgasen CO₂ i atmosfären (se figuren i frÃ¥ga [8254]).

Orsaken till det kalla vädret här hos oss vintern 2009-10 och i november-december 2010 är den nordatlantiska oscillationen (NAO, Nordatlantiska_oscillationen, North_Atlantic_oscillation), som är en naturlig svängning i atmosfären över nordatlanten. Den är lite besläktad (men inte helt analog) med El Nino (ENSO)som påverkar vädret på södra halvklotet.

Skillnader i klimatet från år till år i det nordatlantiska området beror på små fluktuationer i tryckskillnaden mellan det halvpermanenta Islandslågtrycket och det halvpermanenta Azoriska högtrycket. Tryckskillnaden kontrollerar styrkan och riktningen hos västvindarna och lågtrycken över nordatlanten. Vintern 2009-10 och november-december 2010 har västvindarna tagit en mer sydlig bana, vilket i Norden orsakat kallt (högtrycks)väder med nordliga vindar.

Se vidare länk 1 nedan.

Jag tror inte att människans genererande av strålning påverkar vädret. För de första måste vi skilja på de magnetiska polerna och rotationsaxeln. De magnetiska polerna (Earth's_magnetic_field) vandrar omkring lite grann (några 10-tals km), men rotationsaxeln är mycket stabil. Orsaken till variationerna i jordens magnetfält ligger i den flytande järnkärnan i jordens centrum, och är inte orsakad av våra aktiviteter. Den lilla ändring i magnetfältet som förekommer har ingen påverkan på klimatet. Se fråga [17557] för en diskussion om stabiliteten hos jordens magnetfält.

Att jorden skulle slungas ur sin bana av ändring i elektromagnetiska fält är helt omöjligt från bevarandet av rörelsemängden. Det behövs en extern kraft för detta - t.ex. en stor planet som kommer nära jorden.

Ja, du har fel i ditt domedagsscenario. Att jorden skulle slungas ur sin bana och att våra svaga elektromagnetiska fält skulle påverka jordmagnetiska fältet är helt omöjligt. Likatänkande vetenskapsmän finns knappast: de som hyser åsikter som strider mot etablerade fysikaliska lagar är knappast vetenskapmän. De sysslar med ovetenskap eller pseudovetenskap.

Det är inte så i naturvetenskap att alla åsikter och teorier har samma värde. Naturvetenskap är inte demokrati! De teorier som stämmer med observationer och innefattar minst godtyckliga antaganden är de som accepteras. Se fråga [14237] för mer om vetenskaplig metod
kontra pseudovetenskap.

/Peter E 2010-12-25

Svar:
Patrik! Bra fråga. Som du anar så tänker du fel.

Instrålningen från solen har sitt maximum i det synliga området (400-700 nm) eftersom solen har en temperatur på c:a 5800 K. Utstrålningen från jorden har sitt maximum i infrarött/mikrovågor eftersom temperaturen är c:a 300 K.

Maxvåglängden ges av Wiens förskjutningslag, se fråga [12397]. Låt oss beräkna våglängderna för maximum för dessa temperaturer:

Solen, T=5800 K

l_max = 2.898×10^&8722;3/T = 2.898×10^&8722;3/5800 = 500 nm

Jorden, T=300 K

l_max = 2.898×10^&8722;3/T = 2.898×10^&8722;3/300 = 9.7 mm

Emissiviteten (e i Stefan-Boltzmanns lag, fråga [12397]) är en funktion av våglängden och relaterad (lika med) absorptionsförmågan, se fråga [9333]. Eftersom jorden och solen sänder ut strålning vid vitt skilda våglängder, så finns det ingen anledning att emissiviteten (och absorptionsförmågan) skulle vara densamma.

Att jorden och solen strålar i helt olika våglängdsområden förklarar alltså varför strålningen från solen (ljus) kan ta sig igenom atmosfären medan strålningen från jorden (infrarött) stoppas av atmosfären, se figuren i fråga [12668].

I fråga [16846] beräknas jordens temperatur från strålningsbalansen. Fråga [17681] behandlar en liknande fråga om vita värmeelement. I fråga [14936] behandlas selektiva absorbanter.
/Peter E 2012-04-23