「萬物簡史」被試驗出的溫室效應｜城市

一個物品如何成為一個全球化商品，一個物品如何促進全球化，一個物品又是如何實現全球化製造？「萬物簡史」這個欄目將從「物品」出發，去看這些「物品」如何滲透進我們的生活，並改變了我們的世界。

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在一般人的印象中，是地球溫度不斷上升，以至於冰川不斷融化，甚至南北極上的臭氧層都被熱出個大洞，溫室效應才被人們所注意到。至於時間嘛，則應該是在 1970 年代，好像就是從那個時候起人們開始越來越多地討論這個話題，相關的聳人聽聞的電影等也越來越多了起來。

但其實溫室效應是由一個維多利亞時代的英國科學家在實驗室里發現的。這位名叫約翰·丁達爾（John Tyndall）的帝國理工學院的講師能言善辯，蓄著濃密絡腮鬍，擅長進行科學試驗，尤其擅長用儀器來證明貌似紙上談兵的科學原理。

1859 年，丁達爾做了一個實驗，目標是解決法國科學家約瑟夫·傅立葉（Joseph Fourier）30 年前提出的一個謎題。傅立葉計算出了有多少能量從太陽抵達了地球以及有多少能量從地球輻射進了宇宙。傅立葉原以為地球輻射會平衡從太陽吸收的能量，從而在表面形成約 15°C 的溫度。但現實讓傅立葉大吃一驚，因為經過仔細計算，實際的能量平衡卻顯示地球的平均溫度應該是零下 15°C。這意味著地球是個巨大的雪球，但這顯然又和現實不符。

丁達爾認為，這個謎題的答案應該是地球大氣，它肯定像溫室一樣保存了熱量。他決定檢測一下大氣的保溫效果。在試驗中，丁達爾運用了一種用兩端塞有岩鹽的長銅管和一個叫熱倍加器的敏感溫度計做成的真空泵。

他首先抽出了銅管中的空氣，把熱倍加器探入銅管中。如他所料，這個試驗發現真空根本不吸收輻射熱。接著，他加入了一些氧氣和氮氣的混合氣體，這兩種氣體佔據了地球大氣的 99%。然而令他沮喪的是，實驗結果顯示，氧氣和氮氣也沒有吸收多少輻射熱，看來大氣層根本就起不了溫室的作用。

問題可能出在空氣的純度上，因為地球大氣中除了氧氣和氮氣，還包含少許其他氣體：約 0.4% 的水蒸氣、0.04% 的二氧化碳以及氬和其他微量氣體。丁達爾猜想，儘管這些雜質看似微不足道，也許正是它們造成了影響。於是，他在銅管中加入了微量的水蒸氣、甲烷和二氧化碳，突然，輻射熱被吸收了。約翰·丁達爾發現了溫室效應。

丁達爾驚喜萬分，因為這個效應太明顯了——儘管水蒸氣和二氧化碳的含量微乎其微，銅管吸收的輻射熱卻是之前的數倍。他寫道：「我們可以推斷出，一丁點兒氧氣和氮氣與一丁點兒水蒸氣相比，後者吸收輻射熱的能力是前者的 1.6 萬倍。」

由於當時沒有汽車尾氣的說法，地球升溫也不明顯，丁達爾的發現雖然讓懂行的人感到震驚，但就社會效果而言也就波瀾不驚了。

一個半世紀后，人們不再懷疑溫室效應，但在如何採取行動上卻依然爭執不休。而這種爭執跟對溫室效應臨界點的認知不同有很大關係。

人們通過計算歷史數據得出，前工業化時期地球空氣中的二氧化碳濃度為 280 毫克/升（佔大氣比例 0.025%），現在的濃度為 390 毫克/升。但是，人們其實並不確定二氧化碳濃度積累到哪種程度就會觸發災難。國際氣候談判代表們現在說要把二氧化碳濃度控制在 450 毫克/升以下。有些氣候科學家認為 450 毫克/升的濃度還是太高了。也有極少數人在這個問題上表現出了樂觀，比如麻省理工學院逆勢而行的氣象學家理查德·林德森（Richard Lindzen）就預計，大氣中的二氧化碳濃度可以超過 1 萬毫克/升，依然不會有危險。

此外，關於溫室效應的走向也有不同意見，因為可變因素太多：大氣層越溫暖，形成的雲彩就越多，反射的熱量也越多；而大氣變暖，皚皚的冰雪會融化，反射的熱量又隨之減少；但北極冰原的消融又釋放出強大的溫室氣體——甲烷。總之，有些因素會抑制溫室效應，其他因素又可能加強溫室效應，由於存在這種反饋循環，結果究竟如何似乎一時還難以確定。

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