Zjednoudušená teorie

Ohřívání, dodávání tepla [J]

Vlevo je znázorněn proces, který dodává uvažovanému systému teplo. Uvažujme nyní procesy, jejichž zdrojem tepla je sluneční záření. V dalším si uvedeme i procesy, kterými topíme my, jako lidé.

Teplota
[st. C]

Uvažujme část povrchu země, například kubický prostor 1000x1000 m a vysoký
2 metry. Teplota v tomto prostoru je určena výkonností ohřívacích a chladících procesů.

Chlazení, odebírání tepla [J]

Vpravo je znázorněn soubor chladících procesů, které jsou tři. Díky těmto procesům se na povrchu Země neusmažíme. Rychlost každého z těchto chladících procesů roste s růstem teploty.

Ohřívání

Sluneční svit je hlavní ohřívací proces. Množství tepla, které se u povrchu Země uvolní je tím větší, čím je povrch tmavší, odrazivost (albedo) je nižší. Zcela černý povrch skoro nic neodráží a většina slunečního záření se přemění v teplo. Proto v létě nemůžete šlápnout bosou nohou na černý asfalt jak je horký, zatímco na bílý povrch došlápnete docela v klidu. Proto např. sníh hned na slunci neroztaje, protože je bílý a nezachytí prakticky žádné teplo.

Dalším procesem, který přináší teplo k povrchu je odražené teplo od atmosféry, nazývané "skleníkový efekt".
Ostatní procesy pro teď zanedbejme.

Chlazení

Ač ohřívání má velkou publicitu, chladící procesy nikdo nediskutuje. Bez nich bychom se ihned na povrchu Země upekli, teplota by zde byla nekonečně vysoká. Budeme diskutovat tři chladící procesy:

A) vzduch, který se ohřívá, rozpíná se a stoupá vzhůru. Díky své tepelné kapacitě odnáší od povrchu země teplo a tím snižuje teplotu. Čím vyšší je teplota, tím rychleji tento proces probíhá.

B) voda, která se odpařuje a díky výparné enthalpii (výparnému teplu) odebírá velké množství tepla. Rychlost odparu a tedy i chlazení je tím vyšší, čím vyšší je teplota. Uvažujeme-li celou Zemi, pak vodní pára odnese od povrchu země cca 30% tepla.

C) vyzařování tepla na dlouhých vlnách. Je patrnné zejména v noci při jasné obloze. Rychlost tohoto procesu je přímo úměrná rozdílu čtvrtých mocnit teploty na zemi a v kosmu. Tento proces je tedy supr výkonný. Díky jemu může být i na Sahaře mráz.

Výsledná průměrná teplota

Je tedy průběžně určována aktuální výkonností jak oteplovacích, tak chladících procesů. Bylo by prima postavit matematický model, který by měl velké množství relativně malých kubických prostorů (dejme tomu 1000x1000x2 metry = 0.002 km3) a který by uvažoval všechny ohřívací a chladící procesy (zanedbali jsme např. vliv tepla, které přichází z nitra Země a vliv větru, který dík teplené kapacitě vzduchu také přináší a odnáší teplo). Tyto kubické prostory by musely být nejen vedle sebe plošně, ale i sféricky nad sebou a musely by tak reprezentovat jak podzemí, tak atmosféru. Takový model, podařilo-li by se ho nakalibrovat aby vracel reálná čísla, by byl nezastupitelný při diskusích o "globálním oteplování". V uvozovkách, protože zemi globálně oteplit je, díky nekompromisní kinetice všech chladících procesů, zřejmě nemožné.