Strona głównaPytania → Dlaczego cięższy od powietrza dwutlenek...

Dlaczego cięższy od powietrza dwutlenek węgla nie gromadzi się przy powierzchni Ziemi?

Pytanie

Pyta Krzysztof

Jak to możliwe, że dwutlenek węgla ogrzewa atmosferę, skoro jest cięższy od powietrza? Przecież powinien gromadzić się przy powierzchni Ziemi, a nie unosić?

Odpowiedź

Odpowiada Prof. Szymon Malinowski

Cząsteczki dwutlenku węgla CO2 o masie cząsteczkowej 44 są cięższe od azotu N2 (28),  tlenu O2 (32) czy argonu Ar (36). Gdyby dominującym mechanizmem był proces sortowania grawitacyjnego, atmosfera składałaby się z warstw: najbliżej powierzchni ozonowej, dalej warstwy dwutlenku węgla, potem argonu, tlenu, azotu, pary wodnej… Jednak procesy sortowania grawitacyjnego w atmosferze są znacznie słabsze od procesów mieszania makroskopowego przez unoszenie (konwekcję i turbulencję) oraz mikroskopowego (dyfuzja).  Większość gazów atmosferycznych, tych które nie podlegają procesom  kondensacji, produkcji i rozpadu w atmosferze, jest całkiem dobrze wymieszana w warstwie zwanej homosferą sięgającej 80 km.  Wyżej, w bardzo już rzadkiej atmosferze, gdy czas od zderzenia do zderzenia cząsteczek jest długi, podobnie jak droga między zderzeniami, mamy warstwę zwaną heterosferą, w której obserwujemy zmianę koncentracji składników gazowych zależnie od ich masy cząsteczkowej. CO2, którego źródła i ścieki są blisko powierzchni Ziemi, ale żyje dosyć długo w atmosferze, nie jest tak dobrze wymieszany jak azot tlen i argon, ale zmiany względnej koncentracji tego gazu w homosferze są niewielkie, nie przekraczają 3%. Widać to na rysunkach 7-9 publikacji naukowej dostępnej tu. Znacznie większym zmianom koncentracji podlega para wodna, której najwięcej jest przy powierzchni Ziemi. Ale związane jest to z faktem, że jest ona parą: dostaje się do atmosfery z powierzchni wskutek parowania, a jeśli zostanie wyniesiona przez konwekcje i turbulencje, ulega skropleniu i w postaci opadu wraca na dół.