Tämän HTML5-simulaation avulla voit tutkia miten kaasumolekyylit absorboivat erilaisia sähkömagneettisen säteilyn lajeja (mikroaallot, infrapunasäteily, näkyvä valo, ultraviolettisäteily). https://phet.colorado.edu/sims/html/molecules-and-light/latest/molecules-and-light_fi.html
Tehtävä: Tutki mitkä simulaation kaasuista ovat kasvihuonekaasuja. Kasvihuonekaasu on kaasu, joka vuorovaikuttaa näkyvän valon kanssa, mutta absorboi eli imee itseensä infrapuna- eli lämpösäteilyä. Kirjoita havaintosi muistiin opettajan kanssa sovittavalla tavalla.
Kun olet perehtynyt eri säteilymuotojen absorboitumiseen, voit alla olevan JAVA-simulaation avulla kasvihuoneilmiötä (Kasvihuoneilmiö välilehti) tarkemmin. Toisessa välilehdessä on simulaatio, joka havainnollistaa kasvihuoneen toimintaa (Lasikerrokset). Kolmas välilehti sisältää simulaation (Fotonien absorptio), joka on samankaltainen kuin edellä mainittu simulaatio. Alla oleva johdanto kuvaa miten simulaatio liittyy ilmastoon ja kasvihuoneilmiöön.
| Käynnistä klikkaamalla |
Johdanto simulaatioon
Maapallon ilmasto on ilmiönä hyvin monimutkainen. Tällä hetkellä käydään paljon keskustelua ilmastonmuutoksesta, jonka on tieteellisesti todistettu muokkaavan maapallon ilmastoa. Ilmastonmuutos ja kasvihuoneilmiö eivät ole sama asia. Kasvihuoneilmiö on itseasiassa maapallolla käynnissä koko ajan. Mutta jos maapallon kasvihuoneilmiössä tapahtuu muutos, voi maapallon ilmasto tämän seurauksena muuttua merkittävästi. Kukaan ei pysty tarkasti ennustamaan miten kasvihuoneilmiö vaikuttaa maapallon ilmastoon. Vaikutuksen seuraukset voivat kuitenkin olla kohtalokkaita ihmisille. On tärkeää tietää, mistä kasvihuoneilmiö johtuu. Tätä tietoa voidaan edelleen käyttää kasvihuoneilmiön hallintaan maapallolla.
Tämän simulaation avulla voidaan tutkia kasvihuoneilmiön perimmäistä syytä, mikä on seuraava. Maapallo saa kaiken energiansa Auringosta. Osa Auringon energiasta saapuu maahan näkyvänä valona. Näkyvä valo kulkee avaruudesta maan ilmakehän läpi maan pinnalle, jossa se absorboituu eli imeytyy maahan. Voit havaita tämän asian vaikkapa etelän lomamatkallasi. Aamuvarhain hiekkaranta on viileä – voit kävellä hiekalla paljain jaloin. Kellon lähestyessä keskipäivää hiekan lämpötila nousee kuitenkin niin suureksi, että kävely sen päällä ilman jalkineita on mahdotonta. Hiekan lämpötilan nousu johtuu Auringon energia absorboitumisesta eli imeytymisestä hiekkaan. Yön aikana hiekka jäähtyy. Tämä johtuu siitä, että hiekkaan sitoutunut energia emittoituu eli säteilee hiekasta pois.
Hiekasta pois säteilevä energia ei kuitenkaan ole muodoltaan samanlaista kuin siihen auringosta tullut energia. Lämmennyt kivi nimittäin säteilee energian pois infrapuna- eli lämpösäteilynä. Kun tämä lämpösäteily pyrkii kulkemaan ilmakehän kautta takaisin avaruuteen, ei se pääse vaivatta ilmakehän läpi. Ilmakehä nimittäin sisältää kaasuja, joilla Auringosta tuleva näkyvä valo on ”läpinäkyvää”, mutta maasta pois lähtevä lämpösäteily ei ole. Tällaista kaasua kutsutaan kasvihuonekaasuksi. Kun lämpösäteily osuu ilmakehän kasvihuonekaasujen molekyyleihin, voi molekyyli vuorovaikuttaa sen kanssa. Tätä ilmiötä sanotaan absorptioksi. Siinä molekyyli ”imee” säteilyn sisäänsä. Kun molekyyli absorboi lämpösäteilyn, lähettää molekyyli sen jonkin ajan kuluttua takaisin. Molekyyli ei välttämättä lähetä säteilyä avaruuteen. Vaan se voi lähettää säteilyn takaisin kohti maan pintaa. Tämän prosessin seuraus on, että osa maan pinnalta lähtevästä lämpösäteilystä palaa sinne takaisin.
Kaikki Auringon energia ei siis säteile Maasta takaisin avaruuteen. Mitä enemmän maahan jää auringon energiaa, niin sitä enemmän maa lämpenee. Kasvihuoneilmiö on sitä voimakkaampi, mitä enemmän ilmakehässä on kasvihuonekaasuja. ”Ideaalitilanteessa” kaikki maahan osuva säteilyenergia pitäisi säteillä takasin avaruuteen. Näin maan lämpötila ei nousisi lainkaan. Mutta kuten tekstin alussa todettiin, on maassa käynnissä kasvihuoneilmiö koko ajan. Se nostaa maan keskilämpötila noin 20 celsiusasteen verran.