温室效应产生的原因:二氧化碳温室效应的机理

地球的大气层就像温室大棚的玻璃罩一样温室效应产生的原因，保存着太阳辐射来的热量，使地球的温度不至于太低。据估计，地球如果没有大气层，其平均地表温度将降到-18℃，而不是现在的14℃ 。

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图：温室效应示意图

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阳光是有不同频率的电磁波组成，其频谱的一半是可见光，另一半由红外线和紫外线组成。大气对频率较高的电磁波阻挡能力较弱，故而阳光中的大部分能量都会进入大气层，照射到地面。

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大气会将太阳光能量的26%反射到太空中，大气本身会吸收19%，其他部分由大地吸收。大地被阳光加热后也会以远红外线的方式辐射能量。由于大气对远红外线这种频率较低的辐射吸收能力比较强，这样，大部分能量就会被保存在大气之中，使地球保持一个合适的温度。
大气中具有吸收这种低频辐射能力的气体主要有：水蒸气、二氧化碳、甲烷和臭氧。
图：水蒸气（蓝色）和
二氧化碳（红）的吸收频谱
从上图来看，二氧化碳造成的温室效应比水蒸气弱了很多。但由于二氧化碳的吸收能量的波长与大地辐射的远红外线的波长接近，所以，它是阻挡大地辐射逃出地球的主力军。
【温室效应产生的原因:二氧化碳温室效应的机理】由于地球的生态圈有较强的碳循环能力，可以将大气中的二氧化碳保持在一个较为恒定的水平，不至于使温室效应失控。使得地球的平均气温在一个较长的时期保存稳定。金星由于没有这种碳循环能力，使得大气中的二氧化碳含量达到了96.5%，失控的温室效应使得金星地表温度达到了462℃，这样的温度导致金星远古时代的海洋被全部蒸发。
图：金星图：金星的地表
由于工业革命后，人类对能源的需求越来越多。对化石燃料的使用，使得亿万年来被生态圈固化于地球内部的碳被大量的释放出来。这就导致了全球气温的上升。这会导致一系列灾难性的后果，例如：融化的两极冰川使得海面上升，淹没沿海地势低洼的地带。而人类主要的经济活动和人口都集中于这些地区。
当然，由于地球生态圈的能力还是比较强悍的，如果人类减少排放二氧化碳，生态系统会自行对二氧化碳进行吸收和固化。所以，各国目前签单了一系列条约来减少温室气体的排放。但这还不是根本，只有更先进的能源技术取代现有燃烧化石获取能源的手段后，人类才会彻底摆脱全球变暖带来的不利影响。例如：可控核聚变。