Klimatologové ignorují termodynamické zákony fyziky

Nedávno jsem četl na iDnes.cz nářky údajně předního českého klimatologa na to, že argumenty proti globálnímu oteplování vlivem kysličníku uhličitého už ani neregistruje, protože jsou pavědou. Pravý opak je ale pravdou.

V Česku existuje Ústav výzkumu globální změny AV ČR , v.v.i. Tento ústav omílá globální oteplování od A do Z jako jednoznačně prokázaný vliv civilizace, která se nechová k přírodě s respektem a ta mu to „vrací“ globálním oteplováním. Nahlédl jsem do výsledků jakési studie Co víme o klimatické změně, jejíž autor Jan Hollan , tvrdí hned v úvodu prezentace na úvodním slidu toto:

Co to je klimatická změna? Složka globální změny. Proměna klimatického systému (ovzduší, vodstva, kryosféry a biosféry) vlivem lidstva – hlavně tím, že jsme změnili složení ovzduší a tím i toky záření atmosférou. Země nyní do vesmíru vrací méně tepla, než získává od Slunce To nazýváme globální oteplování Klimatická změna je jeho důsledkem Proč ale Země vrací méně tepla než dříve? A proč je klimatická změna tak vážná věc, že se ji lidstvo snaží zbrzdit, ba zastavit?

Dále již není proč prezentaci číst – mnou podtržená věta totiž ilustruje, proč je klimatická změna vlivem zvýšené koncentrace kysličníku uhličitého lidskou aktivitou – spalováním fosilních paliv – naprosto mimo fyzikální realitu. Následující řádky ukáží, v čem se dnešní klimatičtí věrozvěsti zkázy a zmaru dopouštějí ignorace klasické fyziky termodynamiky.

Expozé Jana Hollana totiž ukazuje hloubku naprosté ignorace zákonů termodynamiky. Země totiž podle Hollana „vrací méně tepla, než získává ze Slunce“ a proto dochází ke globálnímu oteplování. K tomu, abychom vyvrátili toto naprosto chybné tvrzení, nám pomůže fyzika známá již fyzikům 19. století.  Při studiu záření tak zvaného ideálního černého tělesa dospěli fyzici k objevu souvislosti mezi množstvím energie uvolňované zářením černého tělesa a jeho teplotou. Zjistili, že energie záření tělesa záleží na čtvrté mocnině jeho absolutní teploty. (vzhledem k tomu, že systém exponenty píše do řádku se základem, tam, kde je to nezbytné píšu E ve významu exponent)

I = ? TE4

Kde I je intenzita záření, ? je Stefanova–Boltzmannova konstanta a T je termodynamická teplota v Kelvinech. Tato rovnice se nazývá Stefanův–Boltzmannův zákon . Například led má při teplotě 273 K, tj. 0oC emisivitu 315,6 W/m2, tj. vyzařuje teplo i když bychom jistě přísahali, že „zebe jako led“. Je to proto, že naše tělo má teplotu 36oC (309 K) a vyzařuje tak podle výše uvedeného zákona více energie, konkrétně podle výše uvedené rovnice 516,9 W/m2, když si led položíme na ruku, cítíme chlad, jak led odebírá teplo, které vyzařujeme a led se promění na vodu. Vařící voda vyzařuje při teplotě 373 K už 1100 W/m2. Obecně tedy platí, že čím vyšší teplotu těleso má, tím více tepla vyzařuje a vztah není zdaleka lineární, ale vyzařované teplo roste exponentem 4 u parametru tělesa, kterým je termodynamická teplota měřená v Kelvinech. Jedině těleso, které by mělo teplotu 0 K by žádnou energii nevyzařovalo, z čehož pak fyzici odvodili větu o nemožnosti dosáhnout absolutní nuly.

Stefan-Boltzmanův zákon platí obecně pro veškerou hmotu, tj. i pro plyny a v astronomických měřítkách samozřejmě i pro hvězdy. Záření Slunce se poměrně dobře blíží záření absolutně černého tělesa s teplotou přibližně 5800 Kelvinů.

Podle populárních grafů, které se věnují růstu teploty na Zemi údajně vlivem zvýšené koncentrace kysličníku uhličitého, vzrostla teplota vzduchu (i tato veličina by si zasloužila podrobnější diskuzi), kterou měříme v meteorologických stanicích – jedná se tedy o měření teploty v několika metrech nad zemí. Teplota na Zemi se tedy za posledních sto let zvýšila průměrně asi o 1 K, chcete-li 1oC. Z logiky Stefan-Boltzmanova zákona tak musela emisivita zemského povrchu i atmosféry také stoupnout. Platí totiž, že se vzduch ohřívá od země či hladiny moří a oceánů nejen sáláním – emisí tepla – ale také přestupem tepla tak zvanou konvekcí. Šíření tepla prouděním (konvekcí) je jeden ze způsobů šíření tepla, kdy dochází k proudění hmoty o různé teplotě. Šíření tepla prouděním není možné u pevných látek, uplatňuje se pouze u tekutin (kapalin a plynů), případně u plazmatu. Pohybem hmoty dochází k vzájemnému pohybu jednotlivých částí, které mají odlišnou teplotu, a tedy různou hustotu. Funguje to tedy tak, že vzduch u země se ohřeje a stoupá vzhůru a na jeho místo proudí chladnější vzduch. Je fyzikálně naprosto nemožné, aby při růstu teploty atmosféry nedošlo současně k růstu teploty zemského povrchu a hladiny moří a oceánů. Ostatně, existují měření, která růst teploty moří i prokazují.

A přicházíme k jádru zásadního omylu věty, kterou jsem citoval v úvodu článku. Země nyní do vesmíru vrací méně tepla, než získává od Slunce To nazýváme globální oteplování Klimatická změna je jeho důsledkem Proč ale Země vrací méně tepla než dříve? Tato věta se snaží smísit dva problémy, tváří se, že zachovává princip zachování bilance tepla (při stejném množství dodaného tepla se zvýší teplota atmosféry, a tudíž klesne množství tepla, které Země vrací do vesmíru. Protože se ale teplota vzduchu, ale i vody a zemského povrchu zvyšuje také, musí se podle Stefan-Boltzmannova zákona zvýšit i množství tepla emitované ze Země do vesmíru. Je to přesně naopak, než tvrdí mnou citovaná věta klimatických věrozvěstů.

Blížíme se ale k naprosto překvapivému závěru. Jestliže by množství tepla ze Slunce bylo konstantní, a přitom podle fyzikálních zákonů se při vyšší teplotě vzduchu a obecně Země zvýšila emise záření Země, někde by se energie musela vzít. Jediným správným vysvětlením je tak tedy to, že množství tepla přicházející ze Slunce se muselo za poslední desetiletí zvýšit. Často se argumentuje tím, že Slunce září v současné době konstantně, a udává se, že se sluneční konstanta, množství tepla dodaného na čtvereční metr ve střední vzdálenosti Země od Slunce pohybuje na hodnotě 1366 W/m2. Důležité však je, kolik tepla pronikne až na zemských povrch a hladinu moří a oceánů a kolik záření se odrazí do vesmíru.

Závěrem ještě jeden údaj, který doplní úvahy o tom, zda lidská civilizace přeci jenom „nepřitápí“ pod kotlem a díky tomu se zvyšuje teplota na Zemi. Udává se, že roční spotřeba energie na Zemi ze všech zdrojů (ropa, uhlí, plyn, jádro, obnovitelné zdroje) byla v roce 2020 asi 560 EJ (exajoulů). Exajoule je 10E18Joulů. Po přepočtu na vteřinový údaj vychází spotřeba lidské civilizace na 1,78E+13 W. Je to sice zdánlivě obrovské číslo, po přepočtu na plochu průmětu Země (1,26613E+14 m2) činí ale spotřeba lidské civilizace pouze 0,14 W/m2. Stále tedy lidstvo nevyrobí více energie, než odpovídá 0,01% sluneční konstanty. Můžeme proto konstatovat, že energie vyrobená a spotřebovaná lidmi je jen nepatrným zlomkem energie, kterou na Zemi dodává Slunce. To vše jen podtrhuje zásadní roli Slunce na klimatické podmínky na Zemi. Ty se měnily v minulosti a budou se měnit i do budoucna. A fyzikové tvrdí, že se ze Slunce nakonec stane rudý obr, který se rozepne až do vzdálenosti dnešní oběžné dráhy Země.

Je pozoruhodné, jak moc získala teorie o škodlivém vlivu kysličníku uhličitého na rozmachu. Nyní se dostala do roviny všeobecně přijímané politiky a OSN propaguje vinu lidské civilizace na každém kroku. Úplně se vytratila pokora před obrovskou silou přírody a tváříme se, jako bychom dnes byli schopni změnit klima na Zemi. Smutné je ale zejména to, že ignorujeme kvůli možná i finančnímu prospěchu fyziku a termodynamiku jenom proto, abychom dokázali „škodlivý“ vliv kysličníku uhličitého, aneb docela by mě zajímalo, kolik ona zmiňovaná studie hrazená z prostředků EU vlastně stála.