Voordat we het kunnen hebben over de opwarming van de aarde, moeten we het eerst hebben over de misconceptie dat het broeikaseffect schadelijk is voor de natuur. Dit is namelijk niet zo, het broeikaseffect is een natuurlijk proces die zorgt dat er leven op aarde mogelijk is; zonder dit zou het -18°C op aarde zijn dit is te koud om hier te kunnen leven. Het versterkt broeikaseffect is een onnatuurlijk proces die is ontstaan doordat mensen te veel broeikasgassen in de natuur heeft gelaten en er te weinig bomen over zijn gebleven om dit op te kunnen nemen.

Nu we de misconceptie uit de weg hebben gehaald, kunnen we het hebben over het probleem: het versterkte broeikaseffect die de afgelopen jaren steeds erger is geworden.

Wat is warmte?

Warmte en thermische energie
Warmte is een vorm van energie die wordt overgedragen van een object met een hoge temperatuur naar een object met een lagere temperatuur. Dit heet thermische energie. De overdracht gebeurt totdat beide objecten dezelfde temperatuur hebben.

Hoe sneller de moleculen in een stof bewegen, hoe hoger de temperatuur en hoe meer energie de stof bevat. Warmte is dus direct verbonden met de beweging van deeltjes.

Interne energie
Elke stof heeft interne energie. Dit is de energie van alle bewegende en trillende deeltjes in het systeem. Als de temperatuur stijgt, bewegen de deeltjes sneller, en neemt de interne energie toe. Daarom voel je warmte als de interne energie stijgt.

Warmte overdracht

Geleiding
Bij geleiding gaat warmte door vaste stoffen zoals metalen, muren of ramen. Het materiaal zelf blijft op zijn plek, maar de energie wordt doorgegeven van de warmere naar de koudere kant.
Voorbeeld: Een koud raam in de winter kan warmte uit de kamer geleiden naar buiten. Daarom gebruiken we isolatiematerialen zoals glaswol.

Convectie (stroming)
Convectie gebeurt in vloeistoffen en gassen. Warme lucht is lichter en stijgt op, koude lucht is zwaarder en zakt. Zo ontstaat een circulatie van warme en koude lucht.
Voorbeeld: Bij een verwarming stijgt warme lucht op en koele lucht wordt naar beneden gezogen, wat weer opwarmt.

Straling
Warmtestraling vindt plaats via elektromagnetische golven, zoals zonlicht. Dit kan ook in een vacuüm, dus zonder tussenstof. Deze onzichtbare straling voel je als warmte, bijvoorbeeld van de zon op je huid.

Licht van de zon en het lichtspectrum

Zonlicht en het continuüm
In de kern van de zon ontstaat licht door kernfusie. Dit licht bevat alle kleuren van het spectrum, een zogenaamd continu spectrum.

Absorptiespectrum
Wanneer dit licht door de lagen van de zon (kern, stralingszone, fotosfeer) reist, worden bepaalde kleuren geabsorbeerd door atomen. Hierdoor ontstaan donkere lijnen in het spectrum: het absorptiespectrum.

Zonnespectrum
Het zonnespectrum is dus een continuüm met duizenden donkere lijnen. Deze lijnen geven aan welke golflengten door bepaalde stoffen in de zon zijn geabsorbeerd.

Warmtestraling van de aarde

De aarde ontvangt zonlicht en wordt daardoor verwarmd. De aarde straalt deze opgenomen energie weer uit als infraroodstraling (warmtestraling).

Broeikasgassen
Gassen zoals CO₂, methaan en waterdamp in de atmosfeer nemen een deel van deze infraroodstraling op. Elk gas heeft zijn eigen absorptiespectrum, wat betekent dat het bepaalde warmtestraling wél en andere niet kan opnemen.

Na absorptie geven deze gassen een deel van de warmte terug aan het aardoppervlak. Hierdoor blijft de aarde warmer dan zonder deze gassen.

Waarom warmt de aarde op?

Wat is stralingsforcering?
Stralingsforcering is het verschil tussen de hoeveelheid zonnestraling die binnenkomt en de hoeveelheid energie die de aarde weer terug uitstraalt naar de ruimte.

Van de zon komt ongeveer 340 W/m² aan energie binnen. Ongeveer 30% daarvan wordt teruggekaatst door wolken en het aardoppervlak. De rest wordt geabsorbeerd, en de aarde straalt het weer uit als infrarood.

Broeikasgassen absorberen een deel van die infraroodstraling, waardoor de energie op aarde blijft hangen en de temperatuur stijgt.

De sferen op aarde

De aarde bestaat uit vier belangrijke "sferen", die allemaal reageren op warmte:

Geosfeer: De vaste aarde (bodem, gesteente). Slaat warmte op en geeft het langzaam weer af.

Atmosfeer: De luchtlaag rond de aarde. Moleculen bewegen sneller bij hogere temperatuur.

Hydrosfeer: Al het water op aarde. Oceanen nemen veel warmte op, ijs smelt.

Biosfeer: Alle levende wezens. Ook in organismen stijgt de interne energie als het warmer wordt.

Warmte, interne energie en opwarming

Wanneer broeikasgassen warmte vasthouden, stijgt de temperatuur in alle sferen van de aarde. De deeltjes gaan sneller bewegen, wat leidt tot meer interne energie.

Samengevat:

  • De zon levert energie aan de aarde.

  • De aarde straalt warmte uit.

  • Broeikasgassen houden een deel van deze warmte vast.
  • Daardoor stijgt de temperatuur in de lucht, oceanen, bodem en levende wezens.

  • In alle gevallen is dit te verklaren door toename van interne energie.

Maak jouw eigen website met JouwWeb