0:00:06.687,0:00:07.668
你可能听说过

0:00:07.668,0:00:10.452
二氧化碳正在让地球变暖

0:00:10.452,0:00:11.823
但这是什么原理呢？

0:00:11.823,0:00:13.832
二氧化碳像是温室的玻璃？

0:00:13.832,0:00:15.733
或者像是隔热的毛毯？

0:00:15.733,0:00:17.852
其实不全是这样。

0:00:17.852,0:00:19.272
答案关系到一些

0:00:19.272,0:00:22.010
量子力学的知识，但是不用担心

0:00:22.010,0:00:23.959
让我们从彩虹说起

0:00:23.959,0:00:25.818
如果你透过三棱镜

0:00:25.818,0:00:27.134
仔细观察被分散的阳光

0:00:27.134,0:00:30.365
你会看到光谱中有一些暗掉的缺口 [br]一部分颜色的波段消失了

0:00:30.365,0:00:31.753
它们去哪里了？

0:00:31.753,0:00:33.168
在到达我们的眼睛之前

0:00:33.168,0:00:35.080
很多气体就已经吸收掉

0:00:35.080,0:00:37.688
波谱中特定的一些频段

0:00:37.688,0:00:39.847
例如，氧气夺走了

0:00:39.847,0:00:41.695
一些深红色光线

0:00:41.695,0:00:44.914
钠夺取了黄色的两个波段

0:00:44.914,0:00:46.308
但为什么这些气体会

0:00:46.308,0:00:48.362
吸收特定颜色的光呢？

0:00:48.362,0:00:51.279
我们现在就要进入量子学领域了

0:00:51.279,0:00:53.637
每个原子和分子都有

0:00:53.637,0:00:56.968
一定数量的电子能量等级

0:00:56.968,0:00:58.979
使电子从基态

0:00:58.979,0:01:00.297
跃迁到一个更高的能级

0:01:00.297,0:01:03.701
分子需要获得一个特定量的能量

0:01:03.701,0:01:06.119
不能多，也不能少

0:01:06.119,0:01:08.123
分子从光线中获得这种能量

0:01:08.123,0:01:11.292
光线里含有数不胜数的能量层级

0:01:11.292,0:01:14.657
光由被称为“光子”的微小粒子组成

0:01:14.657,0:01:16.761
每个光子里储存的能量

0:01:16.761,0:01:19.126
与其颜色对应

0:01:19.126,0:01:22.149
红色光线能量较低，波长较长

0:01:22.149,0:01:25.823
紫色光线能量较高，波长较短

0:01:25.823,0:01:27.436
阳光提供了彩虹里所有颜色的光子

0:01:29.049,0:01:30.663
所以一个气体分子可以选择

0:01:30.663,0:01:33.270
带有它们所需的特定能量值的光子

0:01:33.270,0:01:35.024
用以把分子提升到

0:01:35.024,0:01:37.381
下一个能级

0:01:37.381,0:01:38.715
匹配上之后

0:01:38.715,0:01:40.644
光子将消失，因为分子

0:01:40.644,0:01:41.965
获取了它的能量

0:01:41.965,0:01:44.765
从而造成了光谱里的缺口

0:01:44.765,0:01:47.887
如果一个光子携带的能量太多或太少

0:01:47.887,0:01:49.366
分子就只好

0:01:49.366,0:01:51.219
让它飞过

0:01:51.219,0:01:53.639
这就是玻璃透明的原因

0:01:53.639,0:01:55.711
玻璃里的原子

0:01:55.711,0:01:58.384
和可见光里的波段不匹配

0:01:58.384,0:02:00.647
所以这些光子全部直接通过

0:02:00.647,0:02:03.760
那么，二氧化碳选择吸收哪些光子呢？

0:02:03.760,0:02:05.585
彩虹光谱中的哪一条黑线

0:02:05.585,0:02:07.960
能解释全球变暖呢？

0:02:07.960,0:02:09.789
其实，不在那儿

0:02:09.789,0:02:11.952
二氧化碳不直接从阳光中

0:02:11.952,0:02:13.286
吸收光线

0:02:13.286,0:02:14.507
它吸收的光线来自一个

0:02:14.507,0:02:16.232
完全不同的天体

0:02:16.232,0:02:19.016
一个看起来根本不发光的天体：

0:02:19.016,0:02:20.739
地球

0:02:20.739,0:02:22.175
如果你在想为什么我们的星球

0:02:22.175,0:02:23.876
看起来不发光

0:02:23.876,0:02:27.138
那是因为地球不发射可见光

0:02:27.138,0:02:29.306
它发射的是红外光

0:02:29.306,0:02:30.920
我们眼睛能看得见的光

0:02:30.920,0:02:32.992
包括彩虹里的所有颜色

0:02:32.992,0:02:35.422
都只是电磁辐射大光谱里的

0:02:35.422,0:02:37.825
一小部分

0:02:37.825,0:02:40.198
大光谱里有无线电波，微波

0:02:40.198,0:02:43.286
红外线，紫外线，X射线

0:02:43.286,0:02:45.103
和伽马射线

0:02:45.103,0:02:47.744
把这些都当成是光线可能有点奇怪

0:02:47.744,0:02:49.291
但是可见光和电磁射线之间

0:02:49.291,0:02:53.027
没有根本的区别

0:02:53.027,0:02:54.127
它们都是能量

0:02:54.127,0:02:56.394
只不过在能级上有高低之分

0:02:56.394,0:02:58.374
其实，我们用自身的局限来定义“可见光”

0:02:58.374,0:03:01.969
是有点自大的

0:03:01.969,0:03:04.865
毕竟，蛇类看得见红外线

0:03:04.865,0:03:07.827
鸟类看得见紫外线

0:03:07.827,0:03:09.907
如果我们的眼睛能看见1900兆赫的光线

0:03:09.907,0:03:12.283
那么一个移动电话

0:03:12.283,0:03:13.423
将会变成手电

0:03:13.423,0:03:14.425
而一个手机信号塔

0:03:14.425,0:03:17.157
将看起来像个大灯笼

0:03:17.157,0:03:19.315
地球发出红外射线

0:03:19.315,0:03:21.240
因为每个温度在绝对零度之上的物体

0:03:21.240,0:03:24.468
都会发出光线

0:03:24.468,0:03:26.726
这被称作“热辐射”

0:03:26.726,0:03:28.158
一个物体越热

0:03:28.158,0:03:30.857
它发出的光线频率越高

0:03:30.857,0:03:32.561
当你加热铁的时候

0:03:32.561,0:03:35.956
它将会发出越来越高频率的红外光

0:03:35.956,0:03:40.322
然后，当温度达到450摄氏度时

0:03:40.322,0:03:43.082
它发出的光将达到可见光范围

0:03:43.082,0:03:45.310
刚开始，它看起来是赤热的红色

0:03:45.310,0:03:46.606
得到更多热量时

0:03:46.606,0:03:48.112
它发的光将变白

0:03:48.112,0:03:51.166
发出可见光波段里所有的光

0:03:51.166,0:03:52.857
这是传统灯泡的

0:03:52.857,0:03:54.309
设计原理

0:03:54.309,0:03:56.187
也是为什么它们如此浪费能源

0:03:56.187,0:04:00.265
它们发出的光中95%都是我们眼睛看不见的光

0:04:00.265,0:04:02.174
它以热量的形式浪费掉了

0:04:02.174,0:04:04.827
如果我们的大气层中

0:04:04.827,0:04:07.358
没有温室气体分子的话

0:04:07.358,0:04:09.080
地球的红外射线会逃到太空中

0:04:09.080,0:04:11.834
就像氧气偏爱深红色光子一样

0:04:11.834,0:04:14.512
二氧化碳和其它温室气体

0:04:14.512,0:04:17.153
和红外线光子匹配

0:04:17.153,0:04:18.914
它们提供了正好合适的能量

0:04:18.914,0:04:22.085
用来使气体分子升到它们更高一层的能级

0:04:22.085,0:04:24.410
当一个二氧化碳分子

0:04:24.410,0:04:26.727
吸收了红外光子之后

0:04:26.727,0:04:29.182
不久它便会回到之前的能级

0:04:29.182,0:04:32.714
并分离出一个光子，以随机的方向射出

0:04:32.714,0:04:34.619
这些能量的一部分

0:04:34.619,0:04:36.098
就返回了地球表面

0:04:36.098,0:04:37.639
导致变暖

0:04:37.639,0:04:39.447
大气层里的二氧化碳越多

0:04:39.447,0:04:41.380
红外光子反回到地球表面的

0:04:41.380,0:04:43.558
可能性就越大

0:04:43.558,0:04:53.057
使我们的气候随之改变