让地球失去热量的最好方法是什么?

Question

我知道，冷藏空气只是在传递热量，而且在这个过程中使用化石燃料能源会产生更多热量。如果我们想要减少地球上某一区域的净热能，而不仅仅是移动它，该怎么做呢?

地球是怎么做到的呢?这一切都是通过大气向外辐射红外线吗?

我们人类能在不需要更多碳基能源的情况下帮助解决这个问题吗?我们可以用热电(Seebeck)发电机为指向太空的红外聚光灯供电吗?

Answer 1

让地球失去热量的最好方法是什么?

TL;DR:停止向大气中排放这么多二氧化碳。

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就人类努力而言，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纠正0.6瓦/米²地球能量收支的不平衡。如果地球是一个完美的黑体，辐射的有效温度为252开尔文，那么只需要将有效温度升高0.17摄氏度，就能使能量不平衡消失。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CO，气温目前正在上升，并将持续上升一段时间₂人类已经向大气中注入了气体。

继续泵出越来越多的CO₂将导致地球表面温度到本世纪末升高4°到9°C，而这种升高的不确定性主要取决于气候对CO增加一倍的敏感性₂的水平。即使是这个范围的底部也意味着一场灾难。避免这种灾难的唯一方法就是停止排放这么多的二氧化碳₂进入大气层。

我们可以用热电(Seebeck)发电机为指向太空的红外聚光灯供电吗?

你不会想用红外线聚光灯。你会希望辐射在可见范围内。大气在红外线下是不透明的。

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，激光将产生的热量排放到太空中。假设我们设法获得了比系统消耗的能量多17倍的冷却，即300太瓦的冷却。将其除以地球表面积，结果是每平方米0.6瓦——即当前的能量不平衡。

这当然是完全不现实的。我们不再犁地或收割庄稼，不再生产产品，不再运输货物，不再开车上下班，不再为房屋供暖或制冷。更糟糕的是，用于生产这种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这么多二氧化碳。

Answer 2

在地球上，热量可以通过传导、对流或辐射离开物体。

在空间中，由于物质不足，传导和对流不起作用。所以热量离开整个地球的唯一途径就是辐射。

这个作品;地球通过辐射损失了大量的热量。然而，目前我们失去的比得到的略少，因此全球变暖。你说得对，从系统中散热的唯一方法是辐射(比如红外线，因为红外线的波长与地球表面的温度相对应)。然而，当地球表面辐射红外线时，温室气体会反射或吸收一部分红外线，从而减少逃离大气层的量。

因此，帮助地球辐射热量的一种方法是降低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，像设置红外聚光灯这样的事情可能会导致在地球上产生比它们排出的更多的热量，但我不完全确定这一点——我没有看到一个基本如果它们足够高效的话，它就不能工作了;但我不知道这种效率水平是否可信。

我不认为这和第二定律有冲突;这可能是一种“四处移动热量”的机制，它增加了总熵，但减少了地球上的总熵。