Een nieuwe look and feel van mijn website (bedankt Gerard), wat dus nog wel een heel geklus betekent om alles weer een beetje in orde te krijgen.
En dan kom je dus ook weer oude teksten tegen… En helaas, ik moet constateren dat mijn ‘zwaartekracht theorie’ (zie link en link) toch een flink gebrek vertoont waarvoor tot dusverre geen alarmist (of scepticus) me heeft gewaarschuwd (hoeft ook niet persoonlijk).
Even los daarvan; het gebrek aan belangstelling voor deze theorie blijf ik opvallend vinden. En het lijkt erop dat de simpele gedachtenproef van de invloedrijke Willis Eschenbach hier voor een belangrijk deel debet aan is. Ik heb hier eerder aandacht aan besteed, maar voor het verhaal is het wellicht zinvol om hem hier nog eens (vertaald) weer te geven.
Een simpele weerlegging
Eschenbach verdedigt de theorie van het broeikas-effect door eerst een beknopte samenvatting te geven van de theorie:
“Het aardoppervlak zendt energie uit in de vorm van thermische langgolvige straling.
Een deel van die energie wordt geabsorbeerd door broeikasgassen (BKG’s) in de atmosfeer.
Op zijn beurt wordt een deel van die geabsorbeerde energie door de atmosfeer terug naar het aardoppervlak uitgestraald.
Als gevolg van het absorberen van die energie uit de atmosfeer, is het aardoppervlak warmer dan het zou zijn zonder de broeikasgassen.”
Vervolgens stelt Eschenbach dat een soortgelijke simpele samenvatting over het zwaartekracht-effect kan nog steeds niet worden gegeven. Daarna gaat hij verder door te stellen:
“Ik ben van mening dat het bewezen kan worden dat er geen mogelijk mechanisme is, met betrekking tot de zwaartekracht en de atmosfeer, waardoor de temperatuur van een planeet met een transparante broeikasgasvrije atmosfeer verhoogd kan worden tot boven de theoretische Stefan-Boltzmann (S-B= stralings) temperatuur.
Het betreft een bewijs uit het ongerijmde. – Dit is een bewijs waarbij je aanneemt dat de stelling juist is, en dan laat zien dat als de stelling inderdaad juist is, dit leidt tot een onmogelijke situatie, waardoor het dus onmogelijk juist kan zijn.-
Dus laten we aannemen dat we de luchtloze, perfect gelijkmatig verwarmde zwarte planeet hebben waar ik het hierboven over had, gelijkmatig omringd door een bol van minizonnetjes. De temperatuur van deze theoretische planeet is natuurlijk de theoretische S-B temperatuur.
Stel nu dat we een atmosfeer aan de planeet toevoegen, een transparante atmosfeer zonder broeikasgassen. Als de theorieën van N&K en Jelbring kloppen, zal de temperatuur van de planeet stijgen. Maar als de temperatuur van een perfecte zwarte planeet stijgt… moet de oppervlaktestraling van die planeet ook stijgen.
En omdat de atmosfeer transparant is, betekent dit dat de planeet meer energie naar de ruimte uitstraalt dan het ontvangt. Dit is een duidelijke schending van het behoud van energie, dus elke theorie die een dergelijke opwarming voorstelt, moet onjuist zijn.
Quod erat demonstrandum”
Helaas bevat deze demonstratie een duidelijke fout in de elementaire natuurkunde. Er is nl. geen Wet tot behoud van stralingsenergie, maar een tot behoud van energie. Zwaartekracht is ook een energiebron, die ervoor kan zorgen dat de totale energie (potentieel-, kinetisch- en stralingsenergie) van een systeem in totaal gelijk blijft. Wat ook zou moeten.
Helaas ontbreekt deze maar al te vaak bewezen natuurkundige wetmatigheid juist wél bij het broeikas-effect. Een stralingsenergie van 235 W/m2 kán eenvoudigweg niet zorgen voor een opwarming waarvoor ongeveer 400 W/m2 nodig is.
Bovendien heeft nog nooit iemand het hypothetisch werkende systeem achter de broeikas-theorie in een laboratorium-omstandigheden kunnen nabootsen. Er bestaat wellicht helemaal geen zgn. ‘stralingsval’…
Tekortkoming
Maar zoals het verhaal al begon; teruglezend valt me plotseling op dat de theorie zoals me die voor ogen stond (een gelijkmatige opwarming van de troposfeer-laag, wanneer de grens van 0,1-0,2 atmosfeer wordt bereikt, door de invloed van de zwaartekracht (zie link)) eigenlijk helemaal niet mogelijk is.
Hoe zit het dan met het verschil tussen zomer en winter? Waardoor wordt de temperatuur ook in de gematigde zones dan zoveel warmer/ kouder? Waarom is het dan op de polen niet véél warmer? Daar is de luchtdruk toch ongeveer gelijk aan onze contreien?
Bij een speurtocht naar een oplossing hiervoor geeft de vreemde atmosfeer van Venus misschien wel stof tot nadenken…
Nog even een korte herhaling (zie ook link):
Ee zwaartekracht theorie is in eerste instantie gebaseerd op datgene wat we van de temperaturen van de verschillende planeten in ons zonnestelsel weten. Aan de randen van de atmosfeer zien we een flinke opwarming van de planeten, totdat er een minimum bereikt wordt bij een druk van 0,1 bar. Daarna volgt er een forse zeer gelijkmatige opwarming die afhankelijk is van de dikte van de atmosfeer zelf. Jupiter, met een zeer diepe atmosfeer, laat op 3 duizend kilometer diepte (bij een druk van 90.000 bar) een temperatuur zien van 5.500 K. Nog dieper op 25.000 kilometer diepte blijkt deze temperatuur nog eens te zijn opgelopen tot 11.000 K, terwijl de druk ongeveer 3 miljoen bar bedraagt.
Verantwoordelijk hiervoor is het hydrostatische evenwicht, waarbij de druk die wordt uitgeoefend door de zwaartekracht wordt gecompenseerd door een toename van de inwendige energie van de luchtdeeltjes (=warmte). De formules om het hydrostatische evenwicht te berekenen gelden ook voor de Aardse atmosfeer.
Hieronder zijn een aantal druk/temperatuur grafieken van de planeten weergegeven zoals deze in 2013 bekend waren.
Te zien is dat Venus duidelijk afwijkt.
Een meer nauwkeurige tabel is hieronder weergegeven en dan is ook te zien dat er een groot verschil bestaat tussen de zomer en wintertemperatuur in de hoge atmosfeer van Venus. Opvallend is ook dat in de zone waar de nacht van Venus (die 121,5 aardse dagen duurt) overgaat in de dag, een heel herkenbaar patroon verschijnt wat heel goed te vergelijken is met de situatie op Aarde.
Maar hoe zit dat dan met de zomer- en winter op Aarde? Wanneer een zo groot deel van de opwarming wordt veroorzaakt door het ‘hydrostatische evenwicht’, dan kunnen de verschillen tussen winter en zomer, of tussen het (Ant)arctische gebied en de evenaar toch nooit zo groot zijn als ze zijn?
De oplossing hiervoor moet naar mijn mening worden gevonden in de hogere luchtlagen. De grens van 0,1 bar als maat voor de hoogte voor de opwarming van de troposfeer is waarschijnlijk veel te onnauwkeurig gekozen. Voor de Aarde lijkt het in ieder geval zinvol om in plaats van de 0,1 bar, de grens van de troposfeer, de tropopauze, als kritische grens te nemen, waaronder de luchtlagen zodanig zijn gefixeerd dat zich een hydrostatisch evenwicht kan opbouwen… En dat is op zich ook wel weer verklaarbaar omdat de ideale gaswet, waarop de theorie van het hydrostatische evenwicht voor een belangrijk deel is gebaseerd (zie link), alleen het verband beschrijft tussen de druk, het volume, de temperatuur en het aantal deeltjes van een afgesloten hoeveelheid gas.
Voor de situatie op Venus kan worden gezien dat wanneer de hogere luchtlagen niet worden aangestraald door de zon, er zich ook geen beschermende (warme) ionosfeer en ozonlaag zullen vormen. Een situatie vergelijkbaar met de Noordpool gedurende onze winter (zie onderstaande figuur).
Met als gevolg een reactie van de aard van de tropopauze. Geert en Linacre (1997) schrijven hierover:
“De hoogte van de tropopauze is afhankelijk van de locatie, met name de breedtegraad, zoals weergegeven in de onderstaande figuur (die de jaargemiddelden weergeeft).
Het hangt ook af van het seizoen. De tropopauze is ongeveer 16 km hoog boven Australië aan het einde van het jaar en tussen 12 – 16 km halverwege het jaar (lager op de hogere breedtegraden).
Op breedtegraden boven 60° is de tropopauze minder dan 9 -10 km boven zeeniveau. Het laagste niveau is minder dan 8 km hoog, boven Antarctica en in de winter boven Siberië en Noord-Canada. De hoogste gemiddelde tropopauze is boven de oceanische warme poel van de westelijke equatoriale Stille Oceaan, ongeveer 17,5 km hoog, en boven Zuidoost-Azië, tijdens de zomermoesson, piekt de tropopauze af en toe boven de 18 km.
Met andere woorden, koude omstandigheden leiden tot een lagere tropopauze, uiteraard door minder convectie.”
Of is het toch andersom? Zorgt een lagere tropopauze voor lagere temperaturen? Bedenk hierbij dat convectie zich vooral afspeelt in de PBL en veel minder in de ‘vrije troposfeer’. Maar hierover meer in de volgende blog…
Hoezo dus: “uiteraard door minder convectie”?