Medeniyetin başlangıcından bu yana güneşe tapılmıştır. Ne de olsa Dünya'daki tüm enerjinin ve yaşamın kaynağıdır. Dünya yüzeyinin aldığı yıllık ortalama güneş enerjisi, yüzey alanının her metrekaresi için 340 watt'tır. Bir joule bir enerji birimidir ve bir watt saniyede 1 joule'e eşittir. Bir joule, elma gibi küçük bir meyveyi kaldırmak için kullanılan enerjidir. Watt, bu enerjinin kullanılma hızını ifade eder. Örneğin, 10 elmayı bir saniyede kaldırmak 10 watt enerji kullanmaya eşit olacaktır.
Buna karşılık, Dünya'nın çekirdeğinden mantoya doğru yayılan ortalama ısı akışı önemsiz düzeyde olup sadece 0,06 W/m2'dir. Bu olgu, Güneş'i Dünya'nın tüm iklim sistemleri için tek enerji kaynağı haline getirmektedir.
Dünya yüzeyine ulaşan güneş radyasyonunun bir kısmı, genellikle ısı olarak bilinen kızılötesi radyasyon şeklinde atmosfere geri yansıtılır. Sera gazları kızılötesi radyasyonu emer. Sera etkisi, Dünya atmosferinde bulunan çeşitli gazların Güneş'ten gelen ısıyı hapsetmesi olgusunu ifade eder. Bu gazların yokluğunda, Dünya tarafından üretilen termal enerjinin önemli bir kısmı uzaya dağılır ve bu da gezegeni potansiyel olarak soğuk, buzla kaplı bir küreye dönüştürebilecek küresel bir soğutma etkisine neden olur.
Bu sera etkileri karbondioksit, metan, ozon ve Azot oksit gibi gazlarda görülür.
Sera Etkisi Nedir?
Sera gazları hem Güneş'ten hem de Dünya yüzeyinden enerji emme özelliğine sahiptir. Emilen bu enerji daha sonra kızılötesi enerji olarak her yöne yayılır ve aynı zamanda yüzeye doğru aşağı doğru emisyonu da beraberinde getirir. Bir seranın camına benzer şekilde çalışırlar, atmosfer içinde sıcaklığı tutarken ışığın geçişine izin verirler. Sera etkisi, ısı tutulduğunda ortaya çıkar ve Dünya yüzeyinde sıcaklığın artmasına neden olur.
Sera Etkisinin Dünya'ya Etkisi
Günlük ve mevsimsel döngüler için ortalama küresel yüzey sıcaklığı sabittir. Sonuç olarak, Dünya yüzeyi uzaya yaklaşık 340 W/m2 oranında enerjiyi geri gönderiyor olmalıdır. Bu miktar daha düşük olsaydı yüzey ısınır, daha yüksek olsaydı soğurdu.
Dünya, gelen ve giden radyant enerji arasında bir denge durumunu korur ve bu durum genellikle radyasyon dengesi olarak adlandırılır. Bir gezegenin albedosu, yansıttığı güneş radyasyonu miktarında belirleyici bir faktördür.
Tamamen siyah olan bir gezegen tüm güneş enerjisini emme kapasitesine sahip olurken, tamamen beyaz olan bir gezegen tüm güneş enerjisini yansıtma yeteneğine sahip olacaktır. Siyah bir cismin emisyonu, sıcaklıktaki artışa tepki olarak keskin bir yükseliş yaşar. Siyah bir cisim güneş radyasyonuna maruz kaldığında, gelen güneş enerjisini etkili bir şekilde çevresindeki evrene geri yansıtabileceği bir sıcaklığa ulaşır.
Ay gibi gri görünümlü bir gök cismi için de yukarıda bahsedilen prensip geçerlidir. Ancak, radyasyon dengesinde yansıyan enerjinin hesaba katılması zorunludur. Gece ve gündüz döngülerinin dikkate alınması, Dünya ve Ay gibi dönen gök cisimleri için zorunludur. Ay'ın sıcaklığı gündüzleri 130 santigrat dereceye, geceleri ise -170 santigrat dereceye ulaşır. Kim Ay'da yaşamayı aklından geçirebilir ki?
Dünya Ay'dan çok daha hızlı dönmekte, her ay bir dönüşüne karşılık her gün bir dönüşünü tamamlamaktadır. Bu olgu, gündüz ve gece arasındaki sıcaklık farklarını azaltmaya yarar. Dünya'nın albedosu, mavi okyanusları, beyaz bulutları ve kutup buzlarının varlığı nedeniyle yaklaşık yüzde 29'dur. Atmosferde sera gazlarının olmaması durumunda, emilen güneş radyasyonu ile dengeyi sağlamak için gereken ortalama yüzey sıcaklığı yaklaşık -19 santigrat derece olacaktır.
Bu sıcaklık, gezegendeki tüm suyun katılaşmasına neden olacak kadar düşüktür ve ıssız ve yaşanmaz bir yeryüzü ile sonuçlanır. Buna karşın, Dünya'nın ortalama yüzey sıcaklığı 14 santigrat derece gibi gayet uygun bir seviyede kalmaktadır. Aradaki 33°C'lik sıcaklık farkı sera etkisinden kaynaklanmaktadır.
Dünya Gelen ve Giden Güneş Radyasyonunu Nasıl Dengeler?
Dünya'nın yüzeyi yansıtılmayan güneş enerjisini emer. Radyasyon dengesini korumak için Dünya, güneşten aldığı enerjiye eşdeğer miktarda enerjiyi kızılötesi radyasyon şeklinde atmosfere yayar. Sera gazlarının varlığı nedeniyle, Dünya yüzeyinden uzağa aktarılan enerji miktarı, doğrudan güneş radyasyonu olarak alınan miktarı aşar.
Bu fazlalık, sera gazları tarafından Dünya'ya doğru kızılötesi radyasyon olarak yayılan enerjidir. Bu "geri radyasyon", Dünya yüzeyinin sera gazları olmadan olacağından 33 santigrat derece daha sıcak olmasından sorumludur.
Sera Gazları Isıyı Nasıl Emer?
Sera gazları, atmosferde bulunan diğer gazlara kıyasla daha karmaşık bir bileşim sergiler ve bu da ısıyı etkili bir şekilde tutmalarını sağlar. Enerji yüzeye geri yansıtılabilir, diğer sera gazlarına aktarılabilir ya da uzaya yayılabilir. Enerji emildikçe, atomlar zayıf moleküller arası bağları nedeniyle titreşime uğrar. Salınan moleküller radyasyon yayılımını başlatır ve bu radyasyon daha sonra diğer sera gazı molekülleri tarafından emilir. Bu sürekli süreç, termal enerjiyi Dünya yüzeyinin çevresinde tutar.
Sera gazlarının yollarından geçen tüm fotonları absorbe etmemesi dikkat çekicidir. Öncelikle, ağırlıklı olarak Dünya'dan yayılan ve dış uzaya doğru yönlendirilen fotonları özümserler.
Sonuç
Çok sayıda sera gazı, ilk salınımlarının ardından birkaç yüzyıl boyunca atmosferde uzun süre kalmaya devam etmektedir. Bu da iklim üzerinde hem şimdiki hem de gelecek nesilleri etkileyecek kalıcı ısınma etkilerine yol açmaktadır.
İklim değişikliği ve küresel ısınma konusundaki mevcut küresel söylem göz önüne alındığında, bunun birincil nedeninin sera gazlarına bağlanması yaygındır. Sera gazlarının varlığının gezegenimizdeki yaşamın sürdürülmesinin temel nedeni olduğunu kabul etmek zorunludur.
Havaya gaz eklenmesine katkıda bulunan antropojenik faaliyetlerin mevcut oranı endişe kaynağıdır. Sera gazlarının Dünya'nın mevcut durumunun korunmasında çok önemli bir rol oynadığını söylemek doğrudur. Ancak, bu gazların konsantrasyonu artmaya devam eder ve sıcaklık yükselirse, gezegen insanlar da dahil olmak üzere çok sayıda canlı türü için yaşanmaz hale gelebilir.
