Üvegházhatású gáz elméletek és a Föld légkörének sugárzási tulajdonságai

Honlapunkon már többször leírtuk: Miskolczi Ferenc munkásságát lehet vitatni, lehet megállapításaival egyetérteni, de ha az ember az éghajlat és üvegházhatás elméleti, légkörfizikai alapjait próbálja megérteni, nem lehet nevét megkerülni.
Miskolczi most újabb tanulmánnyal jelentkezik:
Greenhouse Gas Theories and Observed Radiative Properties of the Earth’s Atmosphere =
Üvegházhatású gáz elméletek és a Föld légkörének megfigyelt sugárzási tulajdonságai
címmel.

A némi fizikai háttérismerettel rendelkező emberek szerint a Föld felszínén a Nap sugárzó energiája biztosítja azt a hőmérséklet-tartományt, amely az emberiség létének fenntartásához szükséges. Ez egy meglehetősen széles skála, hiszen az emberiség teljes egészében benépesítette a bolygót a sarkvidéki hideg területektől a forró égövi meleg területekig, tehát az emberiség számára gyakorlatilag az egész földfelszín élhető terület.

Az üvegházhatás – az általánosan elfogadott (klimatológiai) terminológiát használva − egy olyan önkényesen definiált globális sugárzási jelenség, mely szerint a légkörben jelenlevő infravörös (IR) sugárzást elnyelő gázok okozzák a földfelszín átlaghőmérsékletének a Föld-légkör rendszerben abszorbeálódott rövidhullámú napsugárzással nem magyarázható megfigyelt magasabb értékét. A hivatalos állami álláspont szerint az antropogén szén-dioxid kibocsájtás okozza a légkör CO₂ koncentrációjának növekedését, amely − az üvegházhatáson keresztül − az emberiségre végzetes mértékű klímaváltozáshoz (melegedéséhez) vezethet.

Miskolczi Ferenc itt közölt cikkében – korábbi tanulmányaihoz hasonlóan – elméleti számítások és empirikus eredmények alapján cáfolja a hivatalos üvegházhatás-doktrínát.

A cikk az üvegházhatás elméleti megalapozásával és az üvegházhatású gázok Földi klímára gyakorolt hatásának a vizsgálatával foglalkozik. Közli az Arrhenius féle üvegházhatás és az azon alapuló globális felmelegedés elképzelésének tarthatatlanságát, ennek kétséget kizáró elméleti és empirikus bizonyítékait.

Miskolczi szerint a megfigyelt globális átlagos felszínhőmérséklet értékét a vízgőz légköri kondenzációjával, adott átlagos magasságban kialakult globális átlagos felhőzet jelenléte önmagában egyértelműen magyarázza. Miskolczi elmélete (Miskolczi Greenhouse Theory, MGT) szerint tehát a Föld átlagos felszínhőmérsékletével jellemzett globális klímát és annak stabilitását a korlátlan mennyiségben rendelkezésre álló víz folyamatos fázisátalakulásain nyugvó hidrológiai ciklus biztosítja, amely során a Föld-légkör rendszert elhagyó infravörös sugárzás maximális entrópiával rendelkezik. Miskolczi elmélete semmiféle a-priori feltételezést nem tartalmaz a klíma rendszerről. Miskolczi szerint a derült területek és a felhőtető képezi azt a fizikai felszínt (aktív planetáris felszín, APF) amely a külső kozmikus térrel a sugárzási egyensúlyt létrehozza.

A NASA honlapján olvashatjuk, hogy hosszú időtartamra vonatkoztatva a Föld energiaegyensúlyban van kozmikus környezetével. Miskolczi megfogalmazásában a Föld-légkör rendszer IR fluxusszerkezete a hőmérsékleti mező által meghatározott Chandrasekhar-féle sugárzási egyensúlyt mutatja. [1]

A fenti kijelentéssel összhangban a jelen tanulmány a Földi klímára jellemző további összefüggéseket állapít meg:

1. A Bond albedo [2] és az APF-re vonatkozó normalizált üvegház faktor egyenlő;
2. A reflektált napsugárzás és az APF-re vonatkozó üvegház faktor egyenlő;
3. A felhőtető és felhőalap kisugárzásának összege és a légkörben abszorbeálódott összes IR sugárzás összege egyenlő;
4. A globális átlagos fluxus optikai vastagság elméletileg meghatározható állandó;
5. A globális átlagos légköri vízgőz oszlopmennyisége elméletileg és empirikusan is állandó;
6. A felhő fedettség, transzfer függvény és viriál függvény egyenlő [3];
   
7. Az abszorbeált napsugárzás és a kimenő IR sugárzás egyenlő;
8. Az APF hőmérséklete és az effektív ekvivalens feketetest hőmérséklet egyenlő;
9. Az elméleti napállandó és az empirikus napállandó egyenlő;
10. A felhőtetőre érkező IR lesugárzás és a felhőzet feletti OLR egyenlő;
11. A fázishőmérséklet és a víz hármaspont-hőmérséklete tapasztalatilag egyenlő;
12. A rövidhullámú és hosszúhullámú anizotrópia faktorok egyenlők;

13 A rádioszondás felszínhőmérséklet, a légköri Kirchhoff törvényből számított és a napállandóból számított felszínhőmérsékletek egyenlők;

14 A rövidhullámú virtuális hőmérséklet és az empirikus virtuális hőmérsékletek egyenlőek;

15 Az alapvető fizikai állandókból számított és a csillagászati paraméterekből számított  Stefan-Boltzmann állandó egyenlő.

Remélhetőleg a cikkben közölt nagyszámú elméleti összefüggés és empirikus adat megfelelő felületet biztosít mindazoknak, akiknek komoly szándéka az üvegházhatás fizikájának megértése, illetve az MGT tudományos kritikája.

Kivonat

Az elmúlt évtizedben alapvető elméleti egyenleteket dolgoztak ki a Föld-légkör rendszer globális átlagos sugárzási egyensúlyi állapotának leírására és megértésére. Ezekből kiderül, hogy a sugárzásfizika jól ismert törvényszerűségeinek felhasználásával a bolygó legfontosabb éghajlati paraméterei elméletileg levezethetők, tisztán asztrofizikai megfontolásokból és a bolygó felszínének anyagi összetételére, valamint a légkör szerkezetére vonatkozó néhány plauzibilis feltételezésből. Azt is megmutatjuk, hogy a Föld-légkör rendszer sugárzási egyensúlyban van egy elméleti napállandóval, és minden globális átlagos fluxussűrűség-komponens kielégíti az elméleti elvárásokat. Az Arrhenius-féle üvegházhatás-elmélet által megjósolt üvegházhatás nincs összhangban ennek a sugárzási egyensúlynak a létezésével. Ezért a CO2 üvegházhatás elmélet, ahogyan azt a jelenlegi globális felmelegedési hipotézisben alkalmazzák, hibás.
Maga az üvegházhatás és a CO2 üvegházhatáson alapuló globális felmelegedési hipotézis egy politikailag motivált, veszélyes konstrukció, amely nélkülöz mindenfajta elméleti vagy empirikus alapot. Földünk, csakúgy, mint a többi bolygó, a sugárzásfizika legalapvetőbb törvényszerűségeinek engedelmeskedik. Tovább olvasható honlapunkon itt.

A tanulmány elérhető a Resarchgate honlapról is.

Hivatkozások:

[1] Chandrasekhar (1960) a következőképpen fogalmazta meg a lokális termodinamikai egyensúly (LTE) fogalmát:
Egy légkörről azt mondjuk, hogy LTE-ben van, ha a légkör minden egyes pontján meghatározható egy hőmérséklet T úgy, hogy az abszorpciós és emissziós együtthatók Kirchhoff és Planck törvényei szerint kapcsolódnak egymáshoz. Forrás: 19680013391.pdf (nasa.gov)

[2] Albedó: latinban fehérség.
Bond albedó: Annak mérőszáma, egy adott felületre érkező elektromágneses sugárzás mekkora hányada verődik vissza. A 100% albedójú test a rá eső fényt teljes egészében visszaveri, a 0%-os albedójú pedig minden fényt elnyelő abszolút fekete test. A föld albedójára különböző források 0,3 körüli értéket adnak meg.
Geometriai albedó: A csillagászatban egy égitest geometriai albedója a fényforrás felől nézve (azaz nulla fázisszögnél) a fényforrás tényleges fényességének és egy azonos keresztmetszetű, idealizált, sík, teljesen tükröződő, diffúzan szóró (Lambert-féle) korong fényességének hányadosa.

[3] A reális gázokat legpontosabban a viriál állapotegyenlet írja le, amely a kísérletileg mért adatokhoz illesztett hatványsor. A viriáltételt gyakran alkalmazzák az asztrofizikában, különösen a gravitációs helyzeti energia, és a kinetikus-, vagy termikus energia összefüggésében. Egy általános viriális összefüggés:

ahol , a tömeg, ,az átmérő , a sebesség, és , a hőmérséklet. A konstansok: Gravitációs állandó: , Boltzmann-állandó: , Proton tömege: . (Wikipédia)

A viriál függvény megadja, hogy adott fluxus optikai vastagság mellett mekkoránk kellene lenni a transzferfüggvénynek, ahhoz, hogy teljesüljön a Clausius féle ún. viriál törvény.
Az atmoszféra olyan gáztömeg, amelyet a bolygó gravitációs tere tart egyben. Úgy is mondhatjuk, hogy az atmoszféra egyfajta gravitációs potenciál gödörben helyezkedik el, ahonnan a gázrészecskék nem tudnak elszabadulni, mert az említett viriál tétel értelmében az átlagos mozgási energiájuk éppen fele akkora, mint a negatív potenciális energiájuk, ezért nem sok esélyük van arra, hogy a sebességük eléri, vagy meghaladja az ún. szökési sebességet. Miskolczi különféle bonyolult matematikai levezetések eredményeként határozta meg a viriál függvény matematikai kifejezését és állította fel azt a transzcendens egyenletet, amely szerint a Föld-légkör rendszer akkor van stabil energetikai és sugárzási egyensúlyban, ha a transzferfüggvény és a viriál függvény értéke éppen azonos. Hat évtizedre vonatkozó mérések igazolják, hogy ez a stabil állapot tartósan fennáll, és hogy ez kizárólag a hidrológiai ciklus gyors reagáló képességének köszönhető, tekintet nélkül arra, hogy a vízgőz mellett még milyen egyéb üvegházgázok vannak a levegőben.

2023. október

Miskolczi Ferenc
a Magyar Tudományos Akadémia külső tagja