Benvenuti nell'era dei ritorni decrescenti


mercoledì 23 marzo 2011

Napoleone e la scienza del clima


Se ti compare davanti qualcuno che tiene una mano sul cuore, porta un cappello a feluca e dice di comandare la Grande Armée, la cosa migliore da fare è probabilmente dargli una bella pacca sulle spalle e dirgli "Ma certo e salutami il maresciallo Ney." Lo stesso si dovrebbe fare quando ti trovi davanti qualche diversamente esperto che ragiona di climatologia credendosi un climatologo ma è altrettanto fuori di testa di uno che si crede Napoleone. Tuttavia, certe volte questi qui veramente esagerano (come per esempio, nel caso del "Frigerio-gate"). In questo post, mi provo a commentare un esempio particolarmente disgraziato di pseudo-climatologia.


Certe cose scritte da incompetenti sulla scienza del clima sono talmente ridicole che sembra veramente che raccontino delle barzellette, tipo quelle a proposito del pazzo che si crede Napoleone. Se è vero, però, che sulle barzellette ci si fanno due risate e via, la scienza del clima è una cosa terribilmente seria e i suoi risultati hanno a che vedere con il futuro di tutti noi.

Perciò credo che sia il caso di perdere un attimo di tempo per demolire almeno alcune di queste "confutazioni" dei concetti di base della scienza del clima che, altrimenti, sembrano sparpargliarsi per il web e poi magari qualcuno ci crede. Ultimamente qualcuno ha veramente esagerato - credendosi un Napoleone del clima.

Così, ho trovato un testo particolarmente disastroso a firma di "Gerrard8" apparso su "New Ice Age". Ha il vantaggio rispetto ad altri simili di essere abbastanza breve e, allo stesso tempo, estremamente denso di castronerie.

In sostanza, in questo strampalato testo senza capo nè coda, Gerrard8 si propone di dimostrare che 1) la teoria dell'assorbimento della radiazione è sbagliata (senza averla capita) 2) che il riscaldamento globale è causato dalla riduzione della capacità termica dell'atmosfera con l'aumento della CO2 (senza nemmeno aver capito la definizione di capacità termica) e 3) che un esperimento fatto con 2 bottiglie di plastica dimostra che tutta la fisica dell'atmosfera che conosciamo è sbagliata.

Niente male. Se avesse sostenuto di essere Napoleone Bonaparte, probabilmente sarebbe stato più credibile. Adesso, andiamo ai dettagli. In caratteri normali c'è il testo di Gerrard8; le mie considerazioni sono in corsivo blu.


Da premesse false si arriva a risultati ancora più falsi

Cominciamo subito con il titolo; leggermente "forte" per non dir di peggio. Si parlava di uno che si crede di essere Napoleone......?

Di Gerrard8

COSA DICE LA TEORIA DEL RISCALDAMENTO GLOBALE ANTROPICO:

La Terra riceve energia dal sole che la irradia sotto varie lunghezze d’onda nel visibile e non, cioè radio microonde infrarossi(45% del totale circa) luce visibile, uv (11% circa) gamma. La Terra accetta questa radiazione e la riemette ovviamente nello spazio solamente nelle bande delle onde radio, microonde e infrarossi soprattutto, perché la luce visibile si inizia a emettere solo a temperature di circa 500°C e superiori. La teoria dice che l’atmosfera è trasparente alla radiazione in ingresso ma non a quella in uscita dalla Terra. Tutti i gas biatomici come azoto N2 (78% atmosfera) e ossigeno O2( 21%) non riescono ad assorbire l’infrarosso, mentre tutti i gas triatomici o più come H20 CO2 CH4 O3 ecc assorbono questa radiazione IR e la riemettono, in parte anche verso la Terra diminuendo l’IR uscente e incrementando la temperatura totale, quindi se la loro concentrazione in atmosfera aumenta, diminuisce l’infrarosso uscente e la temperatura aumenta sempre di più.

E qui già comincia la confusione. A parte altre inesattezze, non è vero che "tutti i gas biatomici non possono assorbire nell'infrarosso". Vale solo per quelli detti "omopolari" ma, anche qui, esistono degli effetti al second'ordine che possono generare un assorbimento. Evidentemente, Gerrard8 non ha nessuna familiarità con l'argomento; tanto è vero che non riesce nemmeno a riferire in modo corretto la teoria corrente. Figuriamoci poi a criticarla; come vedremo nel seguito.

 
COSA DOBBIAMO SAPERE:

Questa è una teoria di 150 anni, la fisica come il resto del mondo ha fatto progressi.

Qui si comincia a scendere nell'abisso. La fisica ha sicuramente "fatto progressi" in 150 anni, ma questo non vuol dire niente. Pensate alla teoria della gravitazione, per esempio, ha più di 150 anni ma non è certamente roba da abbandonare per questo. 

Oggi sappiamo che non esistono corpi che si comportano cosi e sappiamo molto bene come funziona l’assorbimento dell’infrarosso.

Così come? Quali corpi? Chi siamo "noi" che "sappiamo molto bene come funziona l'assorbimento dell'infrarosso"? Se Gerrard8 si riferisce a se stesso, vedremo nei prossimi paragrafi che non ci siamo proprio.


1) l’infrarosso viene emesso da qualunque corpo sopra i 0 K in fotoni che hanno una determinata energia, il fotone emesso che raggiunge un altro corpo eccita un suo elettrone e lo fa passare ad un orbitale più alto aumentando la sua temperatura, questo processo avviene finchè il corpo che riceve non ha più elettroni da eccitare e riemette tanti fotoni quanti ne ha ricevuti in direzioni casuali rimettendo elettroni al loro posto e riportando la temperatura com’era prima.

Un bel disastro - tutto sbagliato. Gerrard8 non si è degnato di darsi neanche un'infarinatura di fisica e confonde l'infrarosso con l'ultravioletto. Non si è accorto che l'emissione/assorbimento nell'infrarosso NON coinvolge salti elettronici da un orbitale a un altro, ma piuttosto salti fra diversi stati vibrazionali o rotazionali.  Ed è solo il primo dei vari disastri di questo testo.

2) Poiché non esistono corpi con T = 0 K non esistono corpi che non emettono e assorbono in uguale quantità infrarosso ( 1° principio della termodinamica) altrimenti se esistessero corpi che assorbono o emettono soltanto oltre a creare energia dal nulla dovrebbero avere T infinita o nulla. Poiché ossigeno e azoto hanno una temperatura visto che si trovano allo stato gassoso, assorbono e riemettono IR.

Questo sproloquio assurdo sulla termodinamica sembra voler criticare la teoria corrente (che Gerrard8 non ha capito). Ma è tutto sbagliato: non ha capito che una molecola può essere benissimo in uno stato vibrazionale o rotazionale eccitato senza bisogno di esserci arrivata assorbendo nell'infrarosso - può scambiare quanti di energia attraverso collisioni molecolari. 

http://www.coe.ou.edu/sserg/web/Results/Spectrum/n2.pdf
http://www.coe.ou.edu/sserg/web/Results/Spectrum/o2.pdf

E qui arrivano questi due link, che Gerrard8 non si degna di commentare, che portano a degli spettri di assorbimento dell'ossigeno e dell'azoto. Ma questi spettri non dimostrano affatto che la teoria corrente sia sbagliata, come per esempio, si può leggere in K. M. Smith, D. A. Newnham, Near-infrared absorption spectroscopy of oxygen and nitrogen gas mixtures, Chemical Physics Letters, Volume 308, Issues 1-2, 16 July 1999, Pages 1-6

Gerrard8 sembra rendersi conto anche lui che sta camminando sugli specchi, perché dal paragrafo successivo abbandona completamente l'argomento.

3) Quando si parla di gas,liquidi o solidi, esiste un valore chiamato capacità termica specifica http://www.engineeringtoolbox.com/spesific-heat-capacity-gases-d_159.html cioè la quantità di energia richiesta da un corpo per aumentare la sua T di 1K. Ovviamente maggiore sarà la quantità di un gas in atmosfera e maggiore la sua capacità termica, più difficile sarà aumentare la sua temperatura, immaginando un attività solare costante.

Questo paragrafo dimostra subito che Gerrard8 non ha capito la differenza fra calore specifico e capacità termica, come si vedrà meglio in seguito.

Inoltre chi ha capacità termica inferiore ha la facoltà di raffreddarsi prima poiché emette radiazioni con una frequenza maggiore (basta immaginare l’escursione termica che c’è tra città che vivono vicino la costa e città che vivono nell’entroterra, infatti il suolo ha capacità termica inferiore del mare)

"Emette radiazioni con una frequenza maggiore" (?) Se lo prendiamo letteralmente, è proprio una fesseria. Corpi alla stessa temperatura emettono radiazione alla stessa frequenza.


CONCLUSIONI:


Quali conclusioni? Non ha dimostrato niente finora - ha detto solo cose ovvie o sbagliate. Ma andiamo avanti.


Gli oceani hanno una capacità termica molto alta

CpJ/(g•K) = 4,1813

E ancora non ci siamo proprio. Questo numero che Gerrard8 scrive NON è la capacità termica degli oceani, come dice lui: è il calore specifico dell'acqua. Due grandezze correlate ma ben diverse. Il calore specifico è la capacità termica per unità di massa. Sbagliare la capacità termica con il calore specifico è come sbagliare il peso per la densità. Gerrard8 non passerebbe l'esame di fisica neanche con la raccomandazione di Umberto Bossi.

E una temperatura media di 4°C (vicino ai 5,3°C teorizzati per un corpo nero alla stessa distanza dal sole),

Eh, no, non si può fare la fisica usando l'ascia bipenne come strumento principale. La terra riflette circa il 30% della luce solare che arriva; bisogna tenerne conto. Ne consegue che la temperatura di corpo nero della terra dovrebbe essere intorno a -18 °C e NON 5,3°C come dice Gerrard8.

questo vuol dire che ci vuole una quantità di energia immensa per aumentare la loro T di 1 K. La capacità termica dell’atmosfera invece è 1.01 KJ/(KgK) frutto di una media tra le capacità dei vari gas che la compongono, mentre quella della CO2 è di appena 0,84 KJ/(KgK) cioè l’anidride carbonica si scalda con meno energia rispetto a azoto ossigeno vapore e acqua, ma si raffredda anche prima.

Stesso errore di prima: confonde il calore specifico con la capacità termica. In più, ulteriore errore di scrivere "KJ" invece di "kJ" e "Kg" invece di "kg". E' un errore da dilettanti - come del resto Gerrard8 ci ha ampiamente convinto di essere. 

Lo 0,039% dell’atmosfera assorbe ed emette meno dei suoi cugini metano, vapore, azoto, solo l’argon è ancora più scrauso come assorbitore emettitore.

"Scrauso" deve essere inteso come "scarso,"  presumo, ma cosa vuol dire, esattamente? Vuol dire "meno buono" riguardo al CO2? Ma che significa "assorbe ed emette meno"? Si riferisce alle radiazioni o al calore? L'unica cosa certa è che la confusione regna sovrana.

Tuttavia aumentare la sua concentrazione (ad esempio a 700ppm) fa si che si che la capacità termica totale dell’atmosfera diminuisca perché per formarsi la CO2 deve sottrarre all’atmosfera dell’ossigeno nel ben noto processori combustione ( C + O2 + calore = CO2).

Ossignore..... quando si dice capire le cose al contrario. Ma Gerrard8 non ha il riscaldamento centrale a casa sua? O perlomeno un caminetto? Si accorgerebbe subito da che parte va il calore nella reazione fra carbonio e ossigeno. E uno che sbaglia a scrivere una reazione chimica elementare vorrebbe insegnarci la fisica dell'atmosfera?

Questa diminuzione della capacità termica f! a si che l’atmosfera richieda meno energia per riscaldarsi di più e che quindi ci sia un riscaldamento (infinitesimale perché è infinitesimale l’aumento della concentrazione)ma allo stesso tempo si raffredda prima.

Solo il buon Dio, che tutto capisce e tutto perdona, può seguire gli involuti processi mentali di Gerrard8. Comunque, proviamo a sdipanare la matassa. Sostanzialmente, lui vuol dire che se aumenta la concentrazione di CO2 nell'atmosfera, la capacità termica della stessa diminuisce. Per cui, sembrerebbe voler dire che è per questa ragione che c'è il riscaldamento globale e non per via dell'assorbimento dell'infrarosso. 

Ma questa è proprio una fesseria per tante ragioni. Fra queste, siccome il CO2 si genera per reazione con l'ossigeno, in prima approssimazione l'effetto è che a ogni nuova molecola di CO2 sostituisce una molecola di ossigeno. Ora, il calore specifico per molecola del CO2 è maggiore di quello dell'O2 (Gerrard8 ha preso i dati per unità di peso - altro errore clamoroso). Quindi, semmai la capacità termica dell'atmosfera dovrebbe aumentare leggermente e non diminuire. Non ne azzecca una, sembra che faccia apposta!


Il bilancio totale sarebbe comunque nullo, cioè ne riscaldamento ne raffreddamento.

E allora? Alla fine di tutto questo gran discorso (sbagliato), Gerrard8 arriva a concludere che non succede nulla. Viene voglia di commentare ringraziando l'organo sessuale maschile dei mammiferi.... 

In più la CO2 ha una conduttività termica leggermente inferiore a quella degli altri gas che compongono l’atmosfera, quindi un suo aumento causerebbe un aumento del gradiente termico verticale cioè più caldo nello strato atmosferico a contatto col suolo e più freddo ad alta quota dove la concentrazione diminuisce,

Con questo lungo paragrafo di un solo periodo, Gerrard8 sembra veramente Napoleone che incita all'attacco una vecchia guardia inesistente mentre sta nel giardino dell'ospedale psichiatrico. Ma cerchiamo di sdipanare la matassa che Gerrard8 è riuscito ad aggrovigliare così bene. Allora, è probabile che lui intendesse parlare di trasferimento di calore mediante convezione, che è tutta un'altra cosa che la "conduttività" che è un effetto debolissimo in questo caso. Ora, essendo il CO2 leggermente più pesante della media dei gas atmosferici, trasferisce il calore per convezione leggermente meno bene. Si potrebbe ipotizzare (forse) che Gerrard8 intendesse dire qualcosa del genere, ma siccome non ha capito nulla della fisica del trasferimento del calore il risultato è uno sproloquio senza senso. 

ma questo non influisce sulla temperatura media del globo perché come sappiamo l’energia è sempre la stessa.

E qui Gerrard8 si da clamorosamente la zappa sui piedi.  E' vero che la convezione non può trasferire calore dalla terra allo spazio esterno, perciò un suo cambiamento non spiega il riscaldamento atmosferico. Ne consegue che questo non può essere che di origine radiativa; come sappiamo bene che è. Queste cose sono spiegate con molta chiarezza, per esempio, qui.


Per aumentare la temperatura rimane un solo modo, aumentare l’attività solare.

Ottimo esempio del fatto che non basta urlare per aver ragione; per scritto non basta mettere una frase in grassetto. Per esempio: "E' perfettamente inutile mettere coperte di lana sul letto in inverno. Per aumentare la temperatura del vostro letto rimane un solo modo: aumentare la temperatura del termosifone."

L’unico modo per capirci qualcosa insomma non è attraverso i calcoli dell’IPCC che non tengono conto di tutto questo, perché partendo da concetti sbagliati si arriva inevitabilmente a risultati sbagliati, ma è attraverso l’esperimento, perciò ne linko qualcuno:
http://www.spinonthat.com/CO2_files/The_Diurnal_Bulge_and_the_Fallacies_of_the_Greenhouse_Effect.html  (a fine pagina)
http://www.globalwarmingskeptics.info/forums/printthread.php?tid=528

Dopo aver accumulato un'incredibile serie di fesserie, Gerrard8 si accorge anche lui che non ha dimostrato nulla. Così, ti rimanda a dei link dove si descrive un esperimento che dimostrerebbe che il CO2 non causa riscaldamento radiativo. Ma non si può dimostrare niente con due bottiglie di acqua minerale e due termometri, come ho spiegato in questo post - figuriamoci che tutta la fisica dell'atmosfera che conosciamo è sbagliata! E' un esperimento progettato male che dimostra soltanto una cosa: che certa gente crede solo agli esperimenti che danno ragione alle loro pseudo-teorie.



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Arrivati a questo punto, mi accuserete di aver infierito su una creatura indifesa e magari a qualcuno verrà voglia di chiamare la protezione degli animali. Capisco, ma non si può sempre stare zitti e scuotere la testa. Allora forse è meglio lasciar perdere le pacche sulle spalle e mettere in chiaro come stanno le cose. Come dicevo all'inizio, il riscaldamento globale è una cosa terribilmente seria e non è da scherzarci sopra e nemmeno da mettere nelle mani di incompetenti che si credono di essere Napoleone del clima.