Return to Video

Jak mechanika kwantowa wyjaśnia globalne ocieplenie - Lieven Scheire

  • 0:06 - 0:08
    Zapewne słyszeliście,
  • 0:08 - 0:10
    że dwutlenek węgla ogrzewa Ziemię,
  • 0:10 - 0:12
    ale jak to działa?
  • 0:12 - 0:14
    Jak szklarnia
  • 0:14 - 0:16
    czy też jak koc izotermiczny?
  • 0:16 - 0:18
    Niezupełnie.
  • 0:18 - 0:19
    Odpowiedź zawiera odrobinę
  • 0:19 - 0:22
    mechaniki kwantowej, ale bez obaw,
  • 0:22 - 0:24
    zaczniemy od tęczy.
  • 0:24 - 0:26
    Przyglądając się światłu słonecznemu
  • 0:26 - 0:27
    rozszczepionemu przez pryzmat,
  • 0:27 - 0:30
    można zobaczyć luki,
    z których zniknęły pasma koloru.
  • 0:30 - 0:32
    Gdzie się podziały?
  • 0:32 - 0:33
    Przed dotarciem do naszych oczu
  • 0:33 - 0:35
    różne gazy wchłonęły
  • 0:35 - 0:38
    te części spektrum światła.
  • 0:38 - 0:40
    Tlen, na przykład, przechwycił
  • 0:40 - 0:42
    część ciemnoczerwonego światła,
  • 0:42 - 0:45
    a sód - dwa pasma żółtego.
  • 0:45 - 0:46
    Ale dlaczego te gazy wchłaniają
  • 0:46 - 0:48
    różne kolory światła?
  • 0:48 - 0:51
    Tu wkraczamy do sfery kwantowej.
  • 0:51 - 0:54
    Każdy atom i cząsteczka
    ma określoną liczbę
  • 0:54 - 0:57
    możliwych poziomów energetycznych
    dla swoich elektronów.
  • 0:57 - 0:59
    Żeby przenieść elektrony
  • 0:59 - 1:01
    z poziomu podstawowego na wyższy,
  • 1:01 - 1:04
    cząsteczka musi uzyskać
    pewną ilość energii.
  • 1:04 - 1:06
    Dokładnie określoną.
  • 1:06 - 1:08
    Dostaje tę energię ze światła,
  • 1:08 - 1:11
    które ma więcej poziomów
    energii, niż można policzyć.
  • 1:11 - 1:15
    Światło składa się z małych
    cząsteczek zwanych fotonami,
  • 1:15 - 1:17
    a ilość energii w każdym fotonie
  • 1:17 - 1:19
    odpowiada jego kolorowi.
  • 1:19 - 1:22
    Światło czerwone ma niższą energię
    i większe długości fal.
  • 1:22 - 1:26
    Światło fioletowe ma wyższą energię
    i krótsze długości fal.
  • 1:26 - 1:29
    Światło słoneczne zawiera
    wszystkie fotony tęczy,
  • 1:29 - 1:31
    więc cząsteczka gazu może wybrać fotony,
  • 1:31 - 1:33
    które niosą odpowiednią ilość energii
  • 1:33 - 1:35
    potrzebnej cząsteczce
  • 1:35 - 1:37
    do zmiany poziomu energii.
  • 1:37 - 1:39
    Kiedy nastąpi takie sparowanie,
  • 1:39 - 1:41
    foton znika, ponieważ cząsteczka
  • 1:41 - 1:42
    zyskuje jego energię,
  • 1:42 - 1:45
    i w tęczy powstaje drobna luka.
  • 1:45 - 1:48
    Jeśli foton niesie za dużo
    lub za mało energii,
  • 1:48 - 1:49
    cząsteczka musi mu pozwolić
  • 1:49 - 1:51
    przelecieć obok.
  • 1:51 - 1:54
    Dlatego właśnie szkło jest przezroczyste.
  • 1:54 - 1:56
    Atomy w szkle nie pasują
  • 1:56 - 1:58
    do poziomów energii widzialnego światła,
  • 1:58 - 2:01
    więc fotony przez nie przelatują.
  • 2:01 - 2:04
    Jakie fotony odpowiadają
    dwutlenkowi węgla?
  • 2:04 - 2:06
    Gdzie jest ten czarny pasek w tęczy,
  • 2:06 - 2:08
    który wyjaśnia globalne ocieplenie?
  • 2:08 - 2:10
    Nie ma go tam.
  • 2:10 - 2:12
    Dwutlenek węgla nie wchłania światła
  • 2:12 - 2:13
    bezpośrednio od słońca.
  • 2:13 - 2:15
    Wchłania światło
  • 2:15 - 2:16
    od zupełnie innego ciała niebieskiego,
  • 2:16 - 2:20
    takiego, które sprawia wrażenie,
    jakby w ogóle go nie emitowało:
  • 2:20 - 2:21
    Ziemi.
  • 2:21 - 2:23
    Może zastanawiacie się,
    dlaczego nasza planeta
  • 2:23 - 2:24
    nie świeci się?
  • 2:24 - 2:27
    Dlatego że Ziemia
    nie emituje światła widzialnego.
  • 2:27 - 2:29
    Emituje światło podczerwone.
  • 2:29 - 2:31
    Światło, które nasze oczy mogą zobaczyć,
  • 2:31 - 2:33
    w tym wszystkie kolory tęczy,
  • 2:33 - 2:35
    to tylko mała część większego spektrum
  • 2:35 - 2:38
    promieniowania elektromagnetycznego,
  • 2:38 - 2:40
    do którego zaliczają się
    fale radiowe, mikrofale,
  • 2:40 - 2:43
    podczerwień, ultrafiolet,
    promieniowanie rentgenowskie
  • 2:43 - 2:45
    i promieniowanie gamma.
  • 2:45 - 2:47
    Może to dziwne,
    że myślimy o nich jako o świetle,
  • 2:47 - 2:49
    ale zasadniczo nie ma żadnej różnicy
  • 2:49 - 2:53
    między światłem widzialnym a innym
    elektromagnetycznym promieniowaniem.
  • 2:53 - 2:54
    To ta sama energia,
  • 2:54 - 2:56
    tyle że na wyższym albo niższym poziomie.
  • 2:56 - 2:58
    Właściwie to dosyć aroganckie,
  • 2:58 - 3:02
    żeby definiować światło widzialne
    naszymi ograniczeniami.
  • 3:02 - 3:05
    W końcu światło podczerwone
    jest widzialne dla węży,
  • 3:05 - 3:08
    a światło ultrafioletowe - dla ptaków.
  • 3:08 - 3:10
    Gdyby nasze oczy widziały światło
  • 3:10 - 3:12
    o częstotliwości 1900 megaherców,
  • 3:12 - 3:13
    to telefon komórkowy byłby latarką,
  • 3:13 - 3:15
    a wieża telefonii komórkowej
  • 3:15 - 3:17
    wyglądałaby jak wielka latarnia.
  • 3:17 - 3:19
    Ziemia emituje światło podczerwone,
  • 3:19 - 3:21
    ponieważ każdy przedmiot z temperaturą
  • 3:21 - 3:24
    powyżej zera absolutnego emituje światło.
  • 3:24 - 3:27
    Nazywa się to promieniowaniem cieplnym.
  • 3:27 - 3:28
    Im gorętszy staje się obiekt,
  • 3:28 - 3:31
    tym wyższa częstotliwość
    światła, które emituje.
  • 3:31 - 3:33
    Gdyby podgrzać kawałek żelaza,
  • 3:33 - 3:36
    to będzie on emitować coraz wyższą
    częstotliwość podczerwieni,
  • 3:36 - 3:40
    aż przy temperaturze 450 stopni Celsjusza
  • 3:40 - 3:43
    jego światło osiągnie
    spektrum światła widzialnego.
  • 3:43 - 3:45
    Na początku będzie wyglądać
    na rozgrzany do czerwoności.
  • 3:45 - 3:47
    Po dalszym ogrzewaniu
  • 3:47 - 3:48
    zacznie świecić na biało,
  • 3:48 - 3:51
    wszystkimi częstotliwościami
    światła widzialnego.
  • 3:51 - 3:53
    Tak zaprojektowane są
  • 3:53 - 3:54
    tradycyjne żarówki
  • 3:54 - 3:56
    i dlatego też są takie nieekonomiczne.
  • 3:56 - 4:00
    95% światła, które emitują
    jest dla nas niewidoczne.
  • 4:00 - 4:02
    Jest zmarnowane jako ciepło.
  • 4:02 - 4:05
    Promieniowanie podczerwone Ziemi
    ulatywałoby w kosmos,
  • 4:05 - 4:07
    gdyby w naszej atmosferze
  • 4:07 - 4:09
    nie było cząsteczek gazów cieplarnianych.
  • 4:09 - 4:12
    Tak jak tlen woli ciemnoczerwone fotony,
  • 4:12 - 4:15
    dwutlenkowi węgla
    i innym gazom cieplarnianym
  • 4:15 - 4:17
    pasują fotony podczerwone.
  • 4:17 - 4:19
    Zapewniają odpowiednią ilość energii,
  • 4:19 - 4:22
    żeby przenieść cząsteczki gazu
    na wyższe poziomy energii.
  • 4:22 - 4:24
    Krótko po tym,
    jak cząsteczka dwutlenku węgla
  • 4:24 - 4:27
    wchłonie podczerwony foton,
  • 4:27 - 4:29
    wróci na swój poprzedni poziom energii
  • 4:29 - 4:33
    i wyrzuci ten foton w losowym kierunku.
  • 4:33 - 4:35
    Część tej energii wraca wtedy
  • 4:35 - 4:36
    na powierzchnię Ziemi,
  • 4:36 - 4:37
    ogrzewając ją.
  • 4:37 - 4:39
    Im więcej dwutlenku węgla w atmosferze,
  • 4:39 - 4:42
    tym bardziej prawdopodobne,
    że podczerwone fotony
  • 4:42 - 4:44
    wylądują z powrotem na Ziemi
  • 4:44 - 4:45
    i zmienią nasz klimat.
Title:
Jak mechanika kwantowa wyjaśnia globalne ocieplenie - Lieven Scheire
Speaker:
Lieven Scheire
Description:

Pełna prelekcja: http://ed.ted.com/lessons/how-quantum-mechanics-explains-global-warming-lieven-scheire

Pewnie obiło ci się o uszy, że dwutlenek węgla ogrzewa Ziemię. Ale jak właściwie to robi? Lieven Scheire używa tęczy, żarówki i odrobiny fizyki kwantowej, żeby wyjaśnić globalne ocieplenie.

Lekcja: Lieven Scheire, animacja: STK Films.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:01

Polish subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.