化学人眼中的温室效应到底是怎样的

世上之事，有利总有弊，何谓有利何谓有弊，很多时候完全跟观察角度和自身立場有关。关于全球气温是否正在变暖，以及全球气温变暖后所造成的可能后果的大辩论即是一个例子。

众所周知，我们地球上方存在着一层大气层，它能使得地球表面的昼夜温差变得很小，对地球生物提供了一个非常舒适的生存环境。可是，许多人并不十分清楚的是，存在于大气层中的绝大部分气体：占大气78.1%的氮气(N三N)，占20.9%的氧气(O＝O)和占0.9%的氩气(Ar)，对这种舒适的生存环境并没有多少实质的贡献，这里因为这种占大气99.9%的气体是一种非极性的同核双原子分子气体或单原子分子，本身不是一种红外活性物质，它在发生分子振动时其偶极矩並没有发生任何变化；而真正带来这种舒适生存环境的气体，恰恰是被大多数人所忽略的水蒸汽(H－O－H)以及被人人喊打的温室气体二氧化碳(O＝C＝O)。

当水蒸汽分子H-O-H本身不是一个直线型分子，而呈V型，受到对称或非对称伸缩振动或弯曲振动，均会造成其偶极矩发生变化，是个最主要的温室气体；相比之下，二氧化碳O=C=O是一个直线型，只有在发生非对称伸缩振动和弯曲振动时才会造成其偶极矩的变化，加上二氧化碳在空气中的含量不如水蒸汽，因此二氧化碳虽然也是温室气体，但没有水蒸汽这么显著。

白天太阳表面的温度高达度，其向地球释放能量的主要形式，是以高频和中频电磁波为主，包括紫外线(UV)，可见光(Vis)以及红外线(IR)，除了大部分紫外线被大气臭氧(O3)层所阻挡，一部分红外线被温室气体所吸收外，少量的紫外线和几乎全部的可见光以及一部分红外线就会直抵地球表面而使地球表面温度迅速升高；而夜晚的地球虽然其表面温度不高，却也向温度更低的太空释放热量，但主要以频率更低的红外线为主。因为没有释放可见光，夜晚的地球对外星人来说，何状不是一个“暗物质”呢。

当地球表面所释放的红外线遇到地球大气层中的水蒸气和二氧化碳气体，这些温室气体就会发生对称或不对称伸缩振动和弯曲振动，致使其分子偶极矩发生变化，其最终结果是，这些红外活性物质的自身温度迅速提高。提高温度后的这些温室气体也同样会释放出大部分所吸收的能量回馈至地球，使得失去大量热量的地球表面能得到相当一部分热量的补充，不致于因失去太多能量而使地球表面的温度下降太多，从而使得昼夜温差相差不大。这些温室气体就像地球上方的一床被子，呵护着地球具有相对稳定的气温。

一旦大气层中少了这些温室气体，高温的太阳光无阻挡地直接照到地球表面，致使白天气温特高，地球就像火焰山；而到了晚上，地球又将白天吸收的热量毫无保留地释放给宇宙，造成夜晚太凉，地球就会变成广寒宫。这就是为什么气候特别干燥空气中缺少水蒸汽的沙漠地区其昼夜温差变化特别大的原因。这种忽热忽冷具有严酷气候的地球必定不适合人类的居住和地球其它生物的生存和发展。

因此，一味地指责给人类带来福音的二氧化碳和水蒸气等温室气体，无疑有点忘恩负义。当然，太多的温室气体，盖在地球上方的被子就会被人为地增厚变重，致使逸出地球表面的热量大幅减少，从而造成了整个地球的气温居高不下，同样会对地球带来一系列的负面影响。

因此，真正要解决“温室气体的最佳数量或排量是多少”这个全球性难题，无疑考验着人类的智慧甚至良知！

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