Jordens strålingsbalance og drivhuseffekten

FORSØG: Undersøg om temperaturen stiger, når der tilføres ekstra CO2.

Du skal bruge

  • Gennemsigtigt kar (fx plastakvarium)
  • Kraftig lampe (500 W)
  • Lavt gennemsigtigt kar/fad
  • Elektronisk termometer gerne med dataopsamling
  • Sort karton
  • CO2 (g) evt. produceret ved eddike og bagepulver

Sådan gør du

  • Lampen repræsenterer Solen i vores eksperiment. Det er afgørende, at lampen ikke flyttes undervejs i forsøgene. Selv små ændringer i lampens position kan påvirke eksperimentet.
  • Et stort lavt kar med 1 cm vand er placeret under lampen. Dette skal bruges for at absorbere varmestrålingen fra lampen som ellers vil forstyrre vores målinger. Normale glødepærer som vi benytter udsender langt det meste af deres energi som varmestråling. Dette er i modsætning til Solens lys som hovedsageligt udsendes i det synlige område af det elektromagnetiske spektrum. Ved at indsætte et vandfad absorberes varmestrålingen mens den synlige del af det elektromagnetiske spektrum passerer igennem til vores prøvekammer. Derved simuleres den virkelige proces. Hvis man laver eksperimentet i direkte sollys kan man naturligvis udelade dette vandkar.
  • Dette er vores “prøvekammer”, der repræsenterer den atmosfære som vi gerne vil måle på. Vi kan således måle på almindelig atmosfærisk luft med et indhold på ca. 0,038 % CO2. Men vi kan også kunstigt øge indholdet af CO2 i atmosfæren.
  • I bunden af vores “prøvekammer” skal vi simulere jordoverfladen. Som start anbefales det at man lægger et stykke sort karton da det giver den største absorption af “sollyset” fra lampen og dermed det største signal. Man kan dog ændre overfladen i forsøg på at undersøge indvirkningen af albedo på temperatur (se herunder).
  • Termometeret lægges på en lille beholder i midten, så temperatursensoren ikke rører beholderen.

Referenceeksperimentet

Udførelse

Ved hjælp af dataopsamling måles temperaturen som funktion af tiden inde i kammeret som beskrevet ovenfor. Bemærk: der skal måles minimum hvert 20 minut. Reference-eksperimentet skal laves, hver gang opstillingen har været pakket sammen eller ændret. Hvorfor?

Opgave

Lav en kurve over temperaturen som funktion af tiden. Beskriv kurven. Hvorfor opstår der en ligevægtstemperatur?

Ekstraopgave

Beskriv i termer, du kender fra nv-undervisningen, hvorfor det er nødvendigt at lave et såkaldt referenceeksperiment (kontrolforsøg).

CO2-eksperimentet

Teori

Læs om Jordens strålingsbalance. Findes beskrevet i diverse naturgeografibøger

Du kan desuden læse mere om CO2 som drivhusgas og lave flere små forsøg om CO2.

Eksperiment

Undersøg om temperaturen stiger når der tilføres ekstra CO2. Man kan producere CO2 inde i “kammeret” ved at blande eddikesyre og bagepulver.

Opgave

Tag et billede af forsøget og indtegn strålingsbalancen.

Albedoændringer

Opgave

Forsøg at ændre Albedo af bundens overflade. Det kan fx. gøres ved at lægge et stykke hvidt eller sort papir i bunden.

Opstil en hypotese inden du udfører eksperimentet. Diskutér efterfølgende om dine målinger stemmer overens med din oprindelige hypotese.

Kan suppleres med forsøget om albedo på Naturvidenskab for alle.

Øget vanddamp

Teori

Ifølge teorien er vanddamp en kraftig drivhusgas. I vores klimasystem fungerer vanddamp i en selvforstærkende mekanisme, idet luft kan indeholde mere vanddamp når det opvarmes. Hvis temperaturen stiger som følge af øget CO2 vil det føre til mere vanddamp i atmosfæren. Da vanddamp i sig selv er en drivhusgas vil dette opvarme atmosfæren yderligere – hvorved der kan indeholdes mere vanddamp osv. Du kan læse mere om vanddamp som drivhusgas.

Eksperiment

Vi vil gerne undersøge denne tilbagekobling eksperimentelt. Derfor tilføjer vi nu et lille vandbad til vores forsøg. Sørg for at der kun er få mm vand i vandbadet (det er nemlig rigeligt). Inden forsøget udføres skal I på baggrund af teorien opstille en hypotese for hvorledes I forventer temperaturen udvikler sig i forhold til referenceeksperimentet.

Du kan finde forsøgsvejledninger til, hvordan man laver skyer her.

Opgave

Forsøg at lave et diagram som viser den beskrevne tilbagekobling med de enkelte delprocesser som den indeholder.

Andre undersøgelser

Find selv på andre undersøgelser. Det kunne fx være at tilføre planter eller ændre styrken af pæren på jeres lampe. HUSK variabelkontrol – altså; man må kun ændre én variabel ad gangen.

Kilde: Naturvidenskab for alle.

Flere forsøg: Basis klimaforståelse

Jordens strålingsbalance og drivhuseffekten (denne side)
CO2 er en drivhusgas
Smag på CO2
CO2 er en tung gas
Levende væsener ånder CO2 ud
Planter spiser CO2

» Alle forsøg og cases

Dette forsøg stammer oprindeligt fra Climate Minds, som er udviklet af Experimentarium i samarbejde med Dansk Energi og Energyminds.

Mere om klima