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二氧化碳是維持地球生命的重要化合物，它可以使水保持液態，使人類家園適宜居住，但人類過度排放二氧化碳也引起了一系列生態問題。你知道二氧化碳為什么被稱作溫室氣體嗎?二氧化碳是最危險的溫室氣體嗎?

1.溫室氣體溯源：

在所有光線到達地球表面之前，我們的大氣層就像一個55000萬億噸的氣體毯飄浮在人類頭頂上，在臭氧層的幫助下過濾了99%的紫外線。大氣層能讓可見光照射進來，照亮地球，最終紅外線能使地球變暖，使處于寒冷狀態中的生命獲得熱量。

照射地球表面的紅外線被不同物體吸收，然后以熱量的形式輻射出去，反射的熱量試圖從天空中被加熱區域轉移至較冷區域，這時它們面臨著熱量的“控制者”——溫室氣體。

像二氧化碳、水蒸氣、氮氧化物、甲烷等氣體，能夠阻止熱量完全逸入太空，如果沒有它們，地球將會是一個平均溫度低于-18℃的冰凍星球。二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能，它在大氣中增多會形成一種類似于“無形的玻璃罩”(類似于“溫室”)，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間發散，其結果是地球表面變熱。

2.什么因素使二氧化碳成為溫室氣體

當我們說紅外線或紅外輻射時，通常指的是地球表面反射的紅外射線，而不是與太陽光線一起進入地球大氣層的紅外射線。

空氣的主要成分，例如氮氣和氧氣，對紅外輻射是“透明”的，這意味著這些氣體不與紅外輻射相互作用。然而，二氧化碳氣體具有紅外活性，它會與紅外輻射發生一些化學反應，從而阻止二氧化碳離開地球。那么這些分子干擾紅外射線的路徑時會發生什么呢?為此，我們需要放大單個氣體分子。

即使在常溫常壓條件下，氣體分子也處于恒定振動狀態，當受到外部能量的沖擊時，這些運動會變得更加劇烈。現在人們可以想象一下二氧化碳分子的碳原子和氧原子是乒乓球，連接它們的鍵是彈簧。在正常情況下，這些化學鍵會以特定頻率彎曲和拉伸，并在大氣中懸浮。

當紅外輻射光子撞擊氣體分子時，氣體分子會吸收光子然后被激活，并開始以更快的速度振動，然而，該氣體分子不能保持長時間較快運動，必須放松恢復至原始狀態，它通過將能量釋放至空氣，或者轉移至附近的二氧化碳分子來實現。

3.二氧化碳是最危險的溫室氣體嗎

在每個分子中，由于原子核和電子云的相互作用，它們都擁有正負電荷，當二氧化碳、甲烷或者二氧化氮等雜核分子發生振動時，它們的電荷分布會發生變化。有時它們是均勻分布的，但有時不是。化學鍵之間電荷的不均勻分布會產生電場，使它們對電磁輻射非常敏感。

單個含氯氟烴分子所產生的碳足跡相當于1萬個二氧化碳分子，甲烷可以吸收30倍以上的熱量，而水蒸氣是空氣中所有溫室氣體中吸收熱量最強的。

因此盡管水蒸氣比二氧化碳吸收熱量更多，但它的濃度并沒有受到人類活動的顯著影響。二氧化碳就完全不一樣，因為它是人為活動的主要副產品，自上世紀70年代以來，二氧化碳排放量增大了0.9倍，因此，雖然二氧化碳本身不是最危險的溫室氣體，但由于它向大氣中不受管制地過度排放，現已成為人們關注的一個重要焦點。

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