Fakta o některých skleníkových plynech

Fakta o některých skleníkových plynech
Klimatické změny jsou stále palčivějším problémem. Přesto dosud chybí všeobecná znalost
základů lidského vlivu na tyto změny. Naopak koluje mnoho skeptických laických či
pseudovědeckých názorů. I z vědeckých kruhů zaznívají občas hlasy bagatelizující ovlivnění
klimatu lidskou činností. Kdo si chce udělat pravdivý obrázek, jen těžko hledá přesvědčivé
vysvětlení. Fyzikální podstata jevu je jen málokdy srozumitelně objasněna a tak má debata
charakter tvrzení proti tvrzení. Můžeme někde najít spolehlivou odpověď?
Velmi přesvědčivé informace nám kupodivu nenabízejí běžné fyzikální učebnice ani knihy o
klimatu, ale strojírenská literatura. Vědci pracují s různými hypotézami a často se mohou beze
škody mýlit. Strojaři a technici vůbec však potřebují dobře ověřené teoretické základy, zjištěné
většinou právě vědou, aby navrhli a vyrobili spolehlivá zařízení, která nezpůsobí škody. Pro
jistotu se strojírenské výrobky navrhují s většími či menšími bezpečnostními násobky, aby
vydržely podstatně víc, než je běžně potřeba. Samozřejmě i zde dojde k omylům a lidské
poznání není u konce, ale ve strojírenských příručkách najdeme až na výjimky velmi spolehlivé
informace.
S pohlcováním a vyzařováním tepelného záření u plynů, tedy v podstatě se skleníkovým
efektem se ve strojírenství počítá např. při návrhu kotlů a jiných tepelných zařízení. Teoretické
základy sdílení tepla zářením neboli radiací či sáláním najdeme např. ve skriptech
Termomechanika strojní fakulty ČVUT z roku 1984, kdy se u nás o klimatických změnách ještě
téměř nevědělo.
Podstatou tepelného záření je elektromagnetické vlnění určitého rozsahu vlnových délek.
Základní vlastnosti hmoty ve vztahu k tepelnému záření jsou odrazivost, tedy schopnost hmoty
dopadající záření odrazit zpět do prostoru, dále propustnost, kdy těleso propouští záření, nebo
jeho část a je tzv. průteplivé. Nakonec je zde pohltivost, kdy se záření po dopadu mění v jiné
1/2
Fakta o některých skleníkových plynech
druhy energie, zpravidla teplo, pak jde o těleso neprůteplivé. Takováto hmota se pohlcením
ohřívá a sama pak tepelné záření vyzařuje. Skutečné hmoty tyto vlastnosti většinou kombinují.
Dopadající záření se třeba z části odrazí a z části pohltí. Jsou pak definovány poměrné veličiny,
které konkrétní hmotu srovnávají s ideální.
Skripta nerozebírají tyto vlastnosti u plynů, které nás zajímají. Můžeme ale nahlédnout např. do
publikace „Tabulky sdílení tepla“ autora doc. ing. M. Sazimy CSc., kterou vydalo pro strojní
fakultu ediční středisko ČVUT v Praze v roce 1986. Zde jsou konkrétně jmenovány jako
prakticky průteplivé (čili tepelné záření propouštějící) plyny jako kyslík, dusík, vodík a
paradoxně suchý vzduch. Zde se informovaný čtenář zarazí, protože ve vzduchu byly a jsou
přece skleníkové plyny, hlavně oxid uhličitý. Ten je ovšem dále jmenován spolu s vodní párou,
oxidem siřičitým, uhelnatým aj. jako plyn se schopností selektivního záření. To znamená, že
dokáže v určitých vlnových délkách vyzařovat a pohlcovat tepelné záření. Jde tedy z
klimatického hlediska o skleníkový plyn. Ze „strojírenského“ pohledu však byl, a je, podíl
sledovaných skleníkových plynů, které vypouštíme do atmosféry, zanedbatelně malý. Ve
spalinách uhlovodíkových paliv, se kterými se počítá u tepelných zařízení je celkový podíl
skleníkových plynů nepoměrně vyšší. Parciální tlak plynu je tlak, jaký by měl jednotlivý plyn ze
směsi plynů, kdyby byl v daném prostoru sám. Parciální tlak tedy odpovídá koncentraci plynu ve
směsi. V tabulkách pak najdeme diagramy závislosti poměrné zářivosti na tlaku a tloušťce
vrstvy pro vodní páru a oxid uhličitý, ze kterých plyne, že vodní pára je za stejných podmínek
zhruba dvakrát účinnější skleníkový plyn. Úhrnné záření plynu, tedy záření na všech vlnových
délkách, je závislé na parciálním tlaku plynu a tloušťce jeho vrstvy.
Pokud se tedy v technické praxi počítá s oxidem uhličitým a vodní párou jako s plyny schopnými
přenášet energetický výkon, je téměř jisté, že se tak budou chovat i ve volné atmosféře. Je-li
skleníkových plynů více a zemský povrch i různé předměty na něm vyzařují tepelné záření do
atmosféry, molekuly skleníkových plynů jej ve větší míře pohlcují, ohřívají se a samy vyzařují
všemi směry. Tak se větší část tepla vrací k zemskému povrchu. Spolu s vlivem odpadního
tepla a tmavých ploch lidských technických zařízení pak logicky dochází ke zjištěnému
celkovému průměrnému oteplení a zhoršování regionálních meteorologických podmínek.
2/2