Le domande:
Ogni giorno sentiamo parlare di Riscaldamento Globale di quanto l’ uomo riesce a modificare il clima con le sua attività … ma qualcuno si é preso la briga di fare due conti ? Se aumenta di un grado la temperatura globale quanta energia ci vuole ? L’ uomo é davvero in grado di produrre direttamente tanta energia per riscaldare la terra di due o tre gradi ?
Non trovando risposte mi é venuto in mente di buttare giù qualche conteggio per cercare di chiarirmi le idee.
Da notare che mi sono preso la briga di rifare i conti, ma tutti i risultati si possono trovare con un pò di pazienza sul web.
Spero quindi che questo articolo riesca a chiarire le idee sulle quantità di energia in gioco negli scambi termici del nostro pianeta.
Da dove cominciare ?
Intanto cerchiamo di conoscere un pò meglio l’atmosfera, ovvero quanta aria c’ é sul nostro pianeta … quanto pesa.
Per calcolarlo abbiamo bisogno di un barometro e di un calcolo anche approssimativo della superficie terrestre.
La pressione atmosferica é mediamente di 1atm = 101 325 Pa = 101 325 N/m2= 10 332 kgf/m2 che per capirsi sono circa 10,332 tonnellate per metro quadrato di superficie.
L’ atmosfera lo sappiamo bene é composta d’aria che é un miscuglio di gas e conoscendo la composizione é facile calcolare il peso di ogni gas .
La tabella seguente l’ ho ricavata da wikipedia e ho tolto la componente di vapore acqueo e degli altri gas presenti in tracce. Un aria semplificata quindi …
| Gas | Percentuale molare | Peso Molecolare | Peso di ogni elemento per mole (g) | Peso di ogni gas kg per m2 |
| Azoto | 78,084% | 28,013 | 21,8737 | 7802,361 |
| Ossigeno | 20,945% | 31,999 | 6,7022 | 2390,678 |
| Argon | 0,933% | 39,948 | 0,3727 | 132,948 |
| CO2 | 0,038% | 44,010 | 0,0169 | 6,012 |
| Totale | 100,000% | 28,9654 | 10332,000 |
Da notare che ogni m2 di superficie terrestre “gravano” 10 tonnellate di aria di cui solo 6 chilogrammi sono di CO2!
La prima volta che ho visto questi dati anni fa ho cominciato ad avere qualche perplessità su come potesse la CO2 esser responsabile del riscaldamento globale.
Questi 6 kg di gas quasi inerte, secondo studi molto accurati, riescono a scaldare 10 tonnellate d’ aria solo facendo rimbalzare la radiazione infrarossa ! La cosa é davvero incredibile ! (… Infatti io non ci credo 🙂 )
La superficie della terra é di 5,100 656 · 1014 m2.
Moltiplicando questo valore per il peso dell’ aria per metro quadro otteniamo circa 5,1 · 1015 tonnellate e detto così non fa tanto effetto, ma dicendo 5,1 milioni di miliardi di tonnellate forse si capisce meglio. L’ aria non é così leggera … direi abbastanza pesante in fondo .
Spesso quando sentiamo parlare di riscaldamento globale vengono fuori percentuali, valori di watt per m2 che secondo me non rendono bene l’ idea dell’energia complessiva in gioco. Wikipedia ci aiuta ancora e troviamo il valore del calore specifico dell’aria che é di 1005 j/(kg·K) ( aria secca).
Abbiamo tutti i dati per calcolare la quantità di calore necessaria per scaldare di un grado l’ atmosfera del nostro pianeta … 1005 · 5,1 · 1015 = 5,125 · 18 j = 5,125 Ej = … sono 5,125 miliardi di miliardi di joule.
A questo punto voglio confrontare questo valore con l’ energia dissipata dall’ uomo sul nostro pianeta .. e su wikipedia troviamo il dato della produzione annua di energia elettrica che é di 471 Ej.
| Tipo di combustibile | Potenza in TW | Energia/anno in EJ |
| Petrolio | 5,60 | 180 |
| Gas naturale | 3,50 | 110 |
| Carbone | 3,80 | 120 |
| Idroelettrico | 0,90 | 30 |
| Nucleare | 0,90 | 30 |
| Geotermia, eolico, solare, legno |
0,13 | 4 |
| Totale | 15,00 | 471 |
Da questo valore bisogna togliere i valori delle energie rinnovabile e quindi rimangono 437 Ej. Per produrre energia elettrica in genere bisogna anche sprecare dell’ energia termica, presumendo un rendimento molto ottimistico del diciamo il 40-45 %. Dopo aver consumato l’ energia elettrica quest’ ultima si trasformerà nuovamente in termica e alla fine in atmosfera e negli oceani ce ne finiranno circa 1000Ej complessivamente (elettrica consumata + termica sprecata nella produzione tramite ciclo termodinamico ) .
Questo vuol dire che se l’ atmosfera fosse isolata, l’umanità in un anno la farebbe scaldare di circa 195°.
Nulla in confronto all’ energia che arriva sulla terra dal sole al secondo che é di 0,174 Ej/s = Ew . Da notare che questo valore l’ ho calcolato perché sul wikipedia non mi sembrava esatto ed infatti ho ottenuto un valore diverso. Se il calcolo che ho fatto é giusto, sulla terra in un giorno arrivano 0,174·84600=15033,6 Ej . Se davvero tutta questa energia finisse nell’atmosfera e se l’ atmosfera fosse isolata in un giorno la temperatura dell’aria aumenterebbe di circa 3000°.
In realtà le cosi non sono per niente semplici e tutta l’energia solare viene dispersa dal nostro pianeta verso “l’ infinito”. La temperatura si stabilizza un punto di equilibrio nel quale l’ energia radiativa entrante e uscente sono uguali. Una parte dell’ energia però rimane immagazzinata alla temperatura di equilibrio nei “materiali” in grado di trattenerla e questi sono l’aria dell’ atmosfera, l’acqua degli oceani e le rocce e i ghiacci della crosta terrestre.
Tutto questo ci fa capire come l’ umanità sia ancora un tantino “indietro come tecnologia” rispetto al Sole per la produzione di energia 🙂
Il sole invia i 1000Ej sulla terra in circa 1h e 35 min … e 1000Ej sono lo stesso quantitativo di energia che l’ uomo riesce a immettere nel nostro pianeta producendo e consumando energia elettrica in un anno.
Conclusioni:
Se si spegnesse il Sole e dovessimo scaldare l’atmosfera con i con i nostri mezzi saremmo destinati a surgelare in poche ore! Questo dato ci dovrebbe far riflettere su quanta presunzione c’ é nell’affermare che l’ uomo é il responsabile dei cambiamenti climatici. L’ uomo con le emissioni termiche dirette probabilmente non riesce e a spostare il termometro di un millesimo di grado.
Ancora un dubbio:
Siamo davvero così sfortunati da riuscire indirettamente e con gli effetti non voluti delle emissioni di CO2 a surriscaldare il nostro pianeta?
Con questo dubbio vi lascio !
Luci0 … Gabriele Santanché.
Riferimenti :
http://it.wikipedia.org/wiki/Aria
http://it.wikipedia.org/wiki/Calore_specifico
http://it.wikipedia.org/wiki/Risorse_e_consumo_di_energia_nel_mondo
http://it.wikipedia.org/wiki/Terra
Bello 🙂 soprattutto per le conclusioni: il riscaldamento che produciamo è irrilevante……………..
FabioDue(Quote) (Reply)
nn saremo responsabili del riscaldamento globale, ma lo siamo per tutto il resto! cmq complimenti per lo sbattimento in tutti quei calcoli… sempre esaurienti e semplici da capire anche per le menti nn avvezze 🙂
psykedelic jellyfish(Quote) (Reply)
Grazie a questo sito, ho cominciato a guardare il problema del GW da punti di vista diversi e per questo vi ringrazio, molti di voi sono davvero preparatissimi, però se posso dire la mia opinione, e spero che Luci0 non me ne voglia, credo che quest’articolo sia un po’ troppo approssimativo, mi sembrano nozioni date un tanto al kilo. Penso che sia pacifico che se l’uomo influenza in minima parte il clima non e certo dovuto alla quantita di energia termica immessa, ma forse ai “residui delle lavorazioni”. Spero di non aver offeso nessuno è solo ciò che penso.
Antonio S.(Quote) (Reply)
@Antonio S.
Io al contrario di te lo trovo molto interessante e da approfondire. Mi ricorda un articolo di una signora Piera di qualche anno fa.
Comunque le contestazioni ad un articolo “fisico-matematico” dovrebbero essere fatte usando lo stesso metodo e non il linguaggio politichese.
Complimenti all’autore.
Roberto(Quote) (Reply)
@Antonio S.
A me, al contrario, non sembra affatto approssimativo, ma ha dato il giusto “peso” ad ogni chilo.
Le teorie non devono essere sostenute solo a parole, ma anche da rigore matematico. Non si può far finta che i numeri non dicano niente e chiudere gli occhi di fronte a dimostrazioni di fallacità grazie a semplici leggi fisiche.
Complimenti per l’articolo
Matteo(Quote) (Reply)
Complimenti e ricomplimenti.Tanto tra 100 anni moriremo tutti arrostiti per colpa della CO2 😉 Grande Lucio.
giorgio(Quote) (Reply)
Non comprendo tra le ultime righe..dici:”Il sole invia i 1000Ej sulla terra in circa 1h e 35 min … e 1000Ej sono lo stesso quantitativo di energia che l’ uomo riesce a immettere nel nostro pianeta producendo e consumando energia elettrica”
…in quanto tempo? forse è chiaro, ma..
grz bell’articolo, mi aggiungo a farti i complimenti
Ivan(Quote) (Reply)
Grazie a tutti 🙂
Ho tenuto questo aricolo nel cassetto per un anno … perché mi son dovuto ristudiare un pò di fisica e di chimica le leggi dei gas recuperare informazioni astronomiche etc. etc.
Se notate i dati si trovano facilmente in rete però mancava questa “inquadratura” del problema.
Questo articolo é nato perché inizialmente pensavo che l’uomo fosse davvero in grado con le immissioni di calore di modificare il clima, ma mi sbagliavo … quindi mi ero fermato o meglio arenato. Ho dovuto quindi modificare completamente l’ articolo e trovare un motivo per pubblicarlo … mi sembrava giusto tentar di far capire quali flussi energetici avvengono in un secondo sul nostro pianeta e della incredibile “Potenza” del sole. Spero di non aver scritto fesserie e sbagliato a fare i calcoli …
@ Ivan il 1000Ej deriva dai 471Ej/anno di energia prodotta nel mondo in un anno.
Luci0(Quote) (Reply)
Grande Lucio…articolo che in modo semplice ed esaustivo riesce a a far capire anche a un nn avvezzo di fisica e chimica come me, di come e quanto l’emergia prodotta dalle attività umane sia talmente piccola e concedetemelo pure ridicola per causare il cosidetto GW!
Certo che se i detrattori di NIA oggi o domani leggesero questo articolo, ne prevedo delle belle…senza poi contare il nostro caro ed emerito prof Bardi….prepariamoci ad eventuali attacchi, la religione dell’AGW nn perdonerà Lucio e tutti noi infedeli!
Simon
ice2020(Quote) (Reply)
Il mio commento non voleva essere in politichese, forse siete un po’ troppo aggressivi contro qualche critica. Si badi bene che non ho scritto che quelle dette da Luci0 siano tutte sciocchezze, ma solo che siano un po’ approssimative basandole su un semplice calcolo di scambio termico, quando tutti noi sappiamo che le dinamiche del sistema Terra sono complessissime, molte delle quali ancora non completamente comprese. Non sono dalla parte dei catastrofisti e di quelli che dicono che sia tutta colpa dell’uomo basandosi su osservazioni superficiali, ma nemmeno posso accettare che il tutto si basi su un semplice scambio termico.
Spero, con queste mie parole, di non urtare la sensibilità di nessuno
Antonio S.(Quote) (Reply)
Caro Luci0,
senza voler toglier nulla alla correttezza “aritmetica” dell’articolo, ti prego di dedicare un po’ del tuo tempo all’esempio che segue. Chissà che tu e quelli di… “tutti quei calcoli”, del rigore matematico, etc. non riusciate a capire che il problema è mal posto e che le conclusioni non hanno quindi senso (esaminate a rigor di logica). Quelli … del riscaldamento globale non a caso parlano di effetto serra: il motore di tutto è sempre il sole! L’uomo, probabilmente, ha fatto in modo che una parte più grande dell’energia solare permanga nel sistema. Eppure ci passi vicino quando ipotizzi il sistema isolato.
Ecco l’esempio: se volessi svuotare il lago di Garda con un secchio o con un milione di idrovore dovresti impiegare un’enorme quantità d’energia ma se più “intelligentemente” scegliessi di scavare un tunnel dal fondo del lago verso una quota più bassa, otterresti lo stesso risultato con un dispendio di lavoro incomparabilmente inferiore: la maggior parte sarebbe fornita dall’energia potenziale del volume d’acqua. Se accettiamo la possibilità dell’effetto serra non è affatto necessario che l’umanità generi la quantità d’energia risultante dai tuoi calcoli. Che poi, invece, potrebbero dar da pensare a quelli che si schierano contro le rinnovabili, ma ho come l’impressione che questo è chiedere troppo.
Cordiali saluti,
Pietro
Pietro(Quote) (Reply)
@Pietro
E qui sta il punto: siamo sicuri che la CO2 e gli altri gas emessi dalle attività umane siano realmente responsabili della gran parte del riscaldamento effettivamente verificatosi nel corso del XX secolo e in modo particolare negli ultimi 30 anni? Quali sono i riscontri?
Almeno, se ipotizziamo che dipenda essenzialmente dal Sole, il riscontro è la grande attività solare, specie tra il 1940 ed il 2005…..
Perchè in epoca romana e nel medioevo (XII e XIII secolo soprattutto) risulta che il clima fosse mite come e più di oggi, senza bisogno della CO2 di origine umana?
Perchè si insiste a disegnare e pubblicizzare scenari catastrofici sull’aumento enorme di temperatura nei prossimi decenni, quando sappiamo tutti bene che i modelli climatici a lunghissima scadenza (molti decenni) sono del tutto inattendibili, appunto perchè non conosciamo ancora bene il sistema climatico terrestre?
FabioDue(Quote) (Reply)
@Fabiodue
Aggiungo: ma sopratutto, perchè si continua a prendere come riferimento base la temperatura del 1800, e non quella del, che so, 2000 A.C., o quella subito dopo l’inizio dell’era interglaciale?(già, perchè noi viviamo in un periodo interglaciale).
Coi carotaggi dei ghiacciai antartici e groenlandesi si possono confrontare le temperature terrestri quantomeno degli ultimi 10.000 anni.
Renso Roberto(Quote) (Reply)
Io quando ho iniziato questo articolo studio pensavo di trovare che l’uomo potesse realmente essere in grado con l’inquinamento termico di produrre almeno il 2% 3% di quella che arriva da sole sarebbe stato facile spiegare l’ AGW. Quando ho constatato che l’ uomo contribuisce con lo 0,018% sono rimasto abbastanza sorpreso. Tanto per capirsi la variazione della TSI durante i minimi é di circa 1- 1,5 W / mq su 1365W e siamo quindi a circa lo 0,1% un valore 5 volte superiore al contributo termico diretto dell’ uomo.
Con questo articolo alla fine ho voluto semplicemente cercato di chiarirmi e dimensionare il problema.
Inizialmente pensavo anche che un aumento della CO2 potesse alterare in modo significativamente il calore specifico dell’ aria, e in realtà la tabella della composizione mi sarebbe dovuta servire per ricalcolare il calore specifico dell’ aria al crescere dell’ anidride carbonica ma gli incrementi erano talmente irrisori che ho stralciato questi considerazioni dall’ articolo. E’ rimasta la tabella solo per far notare quanto sia poca in effetti la CO2 nell’ aria.
Luci0(Quote) (Reply)
Interessante, tutta l’energia dal sole .. Ci sono collegati in questo modo: http://www.vukcevic.talktalk.net/CETng.htm
http://youtu.be/EkU_JmtH3PU
Adolfo Giurfa(Quote) (Reply)
Bravo Gabriele! Bel lavoro, adatto a far riflettere chi da sempre da per scontato che il GW è dovuto solo alle emissioni antropiche.
Bruno
apuano70(Quote) (Reply)
@Luci0
Aggiungiamo pure che, per quanto se ne sa, l’effetto del Sole sul clima probabilmente va oltre quello diretto dovuto alla semplice variazione della TSI, cioè dell’energia totale irradiata.
FabioDue(Quote) (Reply)
Salve a tutti,
sappiate che negli ultimi anni ho seguito con interesse queste pagine, già da prima che NIA cambiasse sito. Spesso vi ho trovato post interessanti. Provo tuttavia fastidio per le “guerre di religione”, questa è un’affermazione generale e non fa riferimento a quanto scritto da Lucio. Contano i dati (fatti) quando questi siano attendibili. E riguardo al presente post, sebbene i dati in esso riportati e le relazioni tra loro siano corrette, devo osservare che non fa pendere la bilancia né a favore né contro i fautori del global warming antropogenico. Come dicevo è una questione di logica. Affermare che il sole sia di gran lunga la maggior fonte di energia del sistema terra equivale alla scoperta dell’acqua calda (e stiamo sempre nel campo della termodinamica :-). Anche sottolineare la relativa piccolezza del contributo umano non dirime la questione: il clima ,e ciò è noto a voi tutti, è un sistema altamente non lineare ed in sistemi siffatti il trigger può esser generato anche, e spesso, da piccolissime variazioni nei parametri.
Elementi più interessanti da opporre ai fautori del legame fra CO2 ed effetto serra li trovate qui:
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/co2-in-ice-cores/
Risale al 2004 e può essere che sia già stato più volte citato nei post di NIA.
Sui sistemi caotici un testo breve ed estremamente comprensibile è questo:
Ivar Ekeland – COME FUNZIONA IL CAOS. Dal moto dei pianeti all’effetto farfalla
Pietro
Pietro(Quote) (Reply)
il sole è una fonte di energia , ma chi ci dice che per es. ora stiamo risentendo della supernova che è scoppiata circa 21 milioni di anni fa la cui onda energetica ci sta colpendo ora? ( http://www.astroperinaldo.it/blog/tag/supernova-orsa-maggiore/ )
giove è un altro quesito , quanta energia ci invia , considerando che è quasi una stella abortita? conosciamo troppo poco dell’ambiente in cui siamo immersi e l’UOMO E’ ANCORA TROPPO ANTROCENTRICO , quando siamo invece su un pianetucolo al margine della nostra galassia …
riccardo(Quote) (Reply)
a chi si ostina a credere nel rapporto CO2-temperatura consiglio la lettura di questo post pubblicato sul blog del colonnello Guido Guidi:
http://www.climatemonitor.it/?p=20023
carmelo(Quote) (Reply)