让地球失去热量的最好方法是什么?

Question

我知道，冷冻空气只是将热量四处移动，并在此过程中使用化石燃料能源产生更多热量。如果我们想减少地球上某一区域的净热能，而不仅仅是移动它，怎么做呢?

地球是怎么做到的?都是通过大气反射红外线吗?

我们人类能否以一种不需要更多碳基能源的方式来帮助解决这个问题?我们能不能用热电(塞贝克)发电机为指向太空的红外线射灯供电?

Answer 1

让地球失去热量的最好方法是什么?

莱:停止向大气中排放这么多的二氧化碳。

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就人类的努力而言，最简单的方法是让地球稍微变暖一点。由于斯特凡-玻尔兹曼定律，地球有效温度的微小增加将很容易校正~0.6瓦/米²地球能量收支不平衡如果地球是一个完美的黑体，在252开尔文的有效温度下辐射，那么只需要将有效温度提高0.17摄氏度，就能使这种能量不平衡消失。容易,对吧?

错了。

由于反馈，地球有效温度的小幅上升需要地球表面温度的大幅上升，而这忽略了人类目前正在使能量不平衡恶化的事实。由于大量的二氧化碳，气温目前正在上升，并将在一段时间内继续上升₂人类已经进入了大气层。

继续排放越来越多的二氧化碳₂排放到大气中(“一切照旧”情景)将导致到本世纪末地球表面温度升高4至9°C，而升高的不确定性在很大程度上取决于气候对二氧化碳加倍的敏感性₂的水平。即使是这个区间的底部也代表着灾难。避免这场灾难的唯一方法就是停止排放这么多二氧化碳₂进入大气层。

我们能不能用热电(塞贝克)发电机为指向太空的红外线射灯供电?

你不会想用红外线射灯的。你会希望辐射在可见范围内。大气层的红外线是不透明的。

假设人类目前消耗的每一点能量(18太瓦)都被用来为大型空调供电，并用激光将产生的热量排放到太空中。假设我们设法获得了系统消耗能量的17倍的冷却，从而产生300太瓦的冷却。除以地球表面积得到0.6瓦每平方米——也就是当前的能量不平衡。

这当然是完全不现实的。我们不再耕种或收割田地，不再制造产品，不再运输货物，不再开车上下班，不再给房子供暖或制冷。更糟糕的是，用于生产能源的碳氢化合物正在加剧能源不平衡。

让地球失去热量的最好方法是停止向大气中排放如此多的二氧化碳。

Answer 2

在地球上，热量可以通过传导、对流或辐射离开物体。

在太空中，由于物质不足，传导和对流不起作用。所以热量离开地球的唯一方式就是辐射。

这个作品;地球通过辐射损失了大量的热量。然而，目前我们的损失略小于我们的收获，因此全球变暖。你是对的，从系统中损失热量的唯一方法是辐射它(作为红外线，因为这是与地球表面温度相对应的波长)。然而，当地球表面辐射红外线时，温室气体会反射或吸收其中的一部分，从而减少了从大气中逸出的量。

因此，帮助地球辐射热量的一种方法是减少大气中温室气体的浓度。

更直接的方法是棘手的。我的直觉是，像设置红外线射灯指向上方这样的事情，可能会导致地球上产生的热量比它们消除的热量多，但我不完全确定——我没有看到一个基本原因是，如果它们能变得足够高效，它就不能正常工作;但我不知道这种效率水平是否合理。

我不认为这和第二定律有冲突;这是一种潜在的“热量移动”机制，它增加了总熵，但减少了地球上的总熵。