How quantum mechanics explains global warming - Lieven Scheire

Traducător: Andrei Geanta Corector: Oana Micheten

You've probably heard that

Probabil ai auzit

carbon dioxide is warming the Earth,

că dioxidul de carbon încălzește Pământul,

but how does it work?

dar cum funcționează?

Is it like the glass of a greenhouse

E ca geamul unei sere

or like an insulating blanket?

sau ca o pătură izolatoare?

Well, not entirely.

Ei bine, nu în totalitate.

The answer involves a bit

Răspunsul implică puțină

of quantum mechanics, but don't worry,

mecanică cuantică, dar nu îți face griji,

we'll start with a rainbow.

vom începe cu un curcubeu.

If you look closely at sunlight separated

Dacă te uiți cu atenție la lumina ce trece

through a prism,

printr-o prismă

you'll see dark gaps where bands of color went missing.

vei vedea zone negre în care benzile colorate lipsesc.

Where did they go?

Unde s-au dus?

Before reaching our eyes,

Până să ajungă la noi,

different gases absorbed those

diferite gaze au absorbit acele

specific parts of the spectrum.

părți specifice din spectru.

For example, oxygen gas snatched up

De exemplu, oxigenul a luat

some of the dark red light,

puțin din lumina roșie,

and sodium grabbed two bands of yellow.

iar sodiul s-a extins pe două benzi de galben.

But why do these gases absorb

Dar de ce aceste gaze absorb

specific colors of light?

culori specifice ale luminii?

This is where we enter the quantum realm.

Aici intrăm pe tărâmul mecanicii cuantice.

Every atom and molecule has a set number

Fiecare atom sau moleculă are un număr

of possible energy levels for its electrons.

de nivele de energie posibile pentru electronii săi

To shift its electrons from the ground state

Pentru a trece electronii de pe nivelul fundamental

to a higher level,

pe unul superior,

a molecule needs to gain a certain amount of energy.

o moleculă trebuie să câștige o anumită cantitate de energie.

No more, no less.

Nici mai mult, nici mai puțin.

It gets that energy from light,

Își ia acea energie de la lumină,

which comes in more energy levels than you could count.

ce poate să aibă nenumărate nivele de energie.

Light consists of tiny particles called photons

Lumina constă în particule mici numite fotoni,

and the amount of energy in each photon

iar energia fiecărui foton

corresponds to its color.

corespunde culorii sale.

Red light has lower energy and longer wavelengths.

Lumina roșie are energie mai mică și lungime de undă mai mare.

Purple light has higher energy and shorter wavelengths.

Lumina violet are energie mai mare și lungime de undă mai mică.

Sunlight offers all the photons of the rainbow,

Lumina solară oferă toți fotonii curcubeului,

so a gas molecule can choose

deci o moleculă de gaz poate alege

the photons that carry the exact amount of energy

fotonii care poartă acea cantitate de energie

needed to shift the molecule to

necesară pentru a trece molecula

its next energy level.

pe nivelul de energie superior.

When this match is made,

Când potrivirea are loc

the photon disappers as the molecule

fotonul dispare, în timp ce molecula

gains its energy,

îi preia energia,

and we get a small gap in our rainbow.

iar noi vom vedea o banda neagră în curcubeu.

If a photon carries too much or too little energy,

Dacă un foton are prea multă sau prea puțină energie,

the molecule has no choice but

molecula nu are de ales

to let it fly past.

decât să-l lase să treacă.

This is why glass is transparent.

De aceea sticla este transparentă.

The atoms in glass do not pair well

Atomii din sticlă nu se potrivesc

with any of the energy levels in visible light,

cu nivelele de energie ale luminii vizibile,

so the photons pass through.

astfel că fotonii trec prin ei.

So, which photons does carbon dioxide prefer?

Deci, ce fotoni preferă dioxidul de carbon?

Where is the black line in our rainbow

Unde este banda neagră din spectru

that explains global warming?

ce explică încălzirea globală?

Well, it's not there.

Păi, nu este acolo.

Carbon dioxide doesn't absorb light directly

Dioxidul de carbon nu absoarbe lumina direct

from the Sun.

de la Soare.

It absorbs light from a totally

O absoarbe de la un alt corp ceresc.

different celestial body.

One that doesn't appear to be emitting light at all:

Unul care nu pare să emită lumină deloc:

Earth.

Pământul.

If you're wondering why our planet

Dacă te întrebi de ce planeta noastră

doesn't seem to be glowing,

nu pare că strălucește,

it's because the Earth doesn't emit visible light.

este pentru că Pământul nu emite lumină vizibilă.

It emits infared light.

Emite raze în infraroșu.

The light that our eyes can see,

Lumina pe care o putem vedea

including all of the colors of the rainbow,

incluzând toate culorile curcubeului,

is just a small part of the larger spectrum

e doar o mică parte dintr-un spectru mai larg

of electromagnetic radiation,

al radiației electromagnetice,

which includes radio waves, microwaves,

ce include undele radio, microundele,

infrared, ultraviolet, x-rays,

infraroșul, ultravioletele, razele X

and gamma rays.

și razele gamma.

It may seem strange to think of these things as light,

Poate părea ciudat să le consideri tot lumină,

but there is no fundamental difference

dar nu e nicio diferență majoră

between visible light and other electromagnetic radiation.

între lumina vizibilă și alte radiații electromagnetice.

It's the same energy,

E aceeași energie,

but at a higher or lower level.

dar pe un nivel superior sau inferior.

In fact, it's a bit presumptuous to define

De fapt, e arogant să definim

termenul ca lumină vizibilă după limitările noastre.

the term visible light by our own limitations.

After all, infrared light is visible to snakes,

Până la urmă, IR este vizibilă șerpilor

and ultraviolet light is visible to birds.

și UV e vizibilă păsărilor.

If our eyes were adapted to see light of

Dacă ochii noștri s-ar fi adaptat să vadă lumina

1900 megahertz, then a mobile phone

de 1900 MHz, atunci un telefon mobil

ar fi o lanternă

would be a flashlight,

iar un turn de telefonie

and a cell phone tower

would look like a huge lantern.

ar fi ca un felinar.

Earth emits infrared radiation

Pământul emite IR

because every object with a temperature

pentru că orice obiect cu temperatura

above absolute zero will emit light.

peste zero absolut emite lumină.

This is called thermal radiation.

Asta se numește radiație termică.

The hotter an object gets,

Cu cât mai fierbinte devine obiectul,

the higher frequency the light it emits.

cu atât mai mare frecvența luminii emise.

When you heat a piece of iron,

Când încălzești o bucată de fier,

it will emit more and more frequencies of infrared light,

va emite din ce în ce mai multe frecvențe IR,

and then, at a temperature of around 450 degrees Celsius,

și apoi, la o temperatură de aproximativ 450 C,

its light will reach the visible spectrum.

lumina va ajunge vizibilă.

La început, lumina va fi roșie.

At first, it will look red hot.

And with even more heat,

Apoi, cu și mai multă căldură,

it will glow white

va străluci alb

cu toate frecvențele luminii vizibile.

with all of the frequencies of visible light.

This is how traditional light bulbs

Așa au fost becurile clasice

were designed to work

proiectate să funcționeze

and why they're so wasteful.

și de ce sunt atât de ineficiente.

95% of the light they emit is invisible to our eyes.

95% din lumina emisă este invizibilă ochilor noștri.

E irosită sub formă de căldură.

It's wasted as heat.

Earth's infrared radiation would escape to space

Radiația IR a Pământului s-ar disipa în spațiu

if there weren't greenhouse gas molecules

dacă nu ar fi gaze cu efect de seră

în atmosfera noastră.

in our atmophere.

Așa cum oxigenul preferă fotonii roșii,

Just as oxygen gas prefers the dark red photons,

carbon dioxide and other greenhouse gases

dioxidul de carbon și alte gaze cu efect de seră

match with infrared photons.

se potrivesc cu fotonii IR.

They provide the right amount of energy

Aceștia oferă cantitatea de energie

to shift the gas molecules into their higher energy level.

pentru a trece moleculele de gaz pe nivelul de energie superior.

Shortly after a carbon dioxide molecule

La scurt timp după ce o moleculă de dioxid de carbon

absorbs an infrared photon,

absoarbe un foton în IR,

it will fall back to its previous energy level,

va reveni la nivelul de energie inițial,

și va emite un foton în direcție aleatorie.

and spit a photon back out in a random direction.

O parte din acea energie se va reîntoarce

Some of that energy then returns

to Earth's surface,

pe suprafața Pământului,

causing warming.

înducând încălzire.

The more carbon dioxide in the atmosphere,

Cu cât mai mult dioxid de carbon e în atmosferă,

the more likely that infrared photons

cu atât mai probabil acei fotoni IR

will land back on Earth

vor reveni pe Pământ

and change our climate.

și ne vor modifica clima.