法國 Angers 大學的 M.Chrysos 教授和俄羅斯圣彼得堡大學的同行們聯(lián)合研究了CO2分子在溫室效應中的作用.他們發(fā)現(xiàn)CO2分子不僅作為單分子狀態(tài)吸收與散射能量,而且還在分子與分子碰撞期間吸收與散射能量.由太陽發(fā)射的可見光入射到地球后,同時又以紅外輻射的方式從地球反射.這些紅外輻射被大氣吸收和保持就成為溫室效應的熱量來源.雖然CO2分子在大氣中所占比例要比N2與O2分子少得多,但它吸收紅外輻射的能力卻并不小.N2與O2分子通常是不吸收紅外輻射的.在過去的研究中,只考慮CO2分子自身的吸收能力,它遵守的是量子力學規(guī)律.現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),CO2分子之間或者它與其他分子之間在碰撞時也要吸收紅外輻射,并且遵守的是經典物理的規(guī)律.
在認識到分子碰撞時也能吸收能量這個事實,M.Chrysos 教授的研究組利用數(shù)學方程精確地計算了分子碰撞(其中包括CO2分子之間, CO2分子與N2分子和O2分子之間)時所吸收的能量.按經典規(guī)律,分子間的碰撞率是與地面高度有關的,在高度為 600km處,碰撞率約為1次/min;而在海平面處,碰撞率則高達1010次/s.對吸收總能量的計算顯示,分子碰撞時所吸收的紅外輻射能量要比不考慮碰撞效應時增加 10%.因此這必然會導致地球溫室效應的加劇.
這個研究從3個方面幫助科學家們能更好地了解大氣的溫室效應:第一是讓我們能正確地知道被CO2分子所吸收的紅外輻射能量是如何利用碰撞過程轉移給其他分子的,其中有一半的能量是通過碰撞轉移為其他分子的平動能,另一半是轉移為轉動能并讓分子的轉速變快,這些效應都提高了大氣分子整體的熱能;第二是顯示出了一些碰撞時的瞬態(tài)效應,特別是三分子的碰撞,這種三分子碰撞在金星上是非常普遍的,因為金星大氣層中的主要成分是CO2分子;第三是可以直接證明分子間在短程內(幾個埃左右)是沒有能量交換作用的,所以CO2分子與其他分子間的相互交換能量是一個長程過程,這一點是對主流觀點的修正.
(云中客摘自 Physical Review Letters,4 April 2008)