Svante Arrhenius — Nobelio laureatas ir šiltnamio efekto pranašas

Jo ankstyvasis darbas buvo susijęs su elektrolitų laidumu. Remdamasis šiuo darbu, 1884 m. Upsalos universitetui jis pateikė 150 puslapių esė apie elektrolitinį laidumą, kad galėtų apginti daktaro disertaciją. Ji nepadarė įspūdžio profesoriams, ir jis gavo žemos kategorijos laipsnį. Vėliau už šio darbo išplėtimą jis gavo Nobelio chemijos premiją.

Svarbiausia disertacijos idėja buvo jo paaiškinimas, kad nei grynos druskos, nei grynas vanduo nėra laidininkai, tačiau druskų tirpalai vandenyje yra laidininkai.

Arrhenius paaiškino, kad susidarant tirpalui druska suskyla į įkrautas daleles (kurias Maiklas Faradėjus prieš daugelį metų pavadino jonais). Faradėjus manė, kad jonai susidaro vykstant elektrolizei, o Arrheniaus idėja buvo ta, kad druskų tirpaluose yra jonų net ir nesant elektros srovės. Jis pasiūlė, kad cheminės reakcijos tirpaluose yra reakcijos tarp jonų.

Plėtodamas savo jonų mokslinę teoriją, 1884 m. Arrhenius pasiūlė rūgščių ir bazių apibrėžimus. Jis manė, kad rūgštys yra medžiagos, kurių tirpale susidaro vandenilio jonai, o bazės - medžiagos, kurių tirpale susidaro hidroksido jonai.

Nobelio premija

Apie 1900 m. Arrhenius įsitraukė į Nobelio institutų ir Nobelio premijų steigimą. Visą likusį gyvenimą jis buvo Nobelio fizikos komiteto narys ir Nobelio chemijos komiteto narys.

Jis naudojosi savo padėtimi, kad parūpintų prizus savo draugams (Jacobusui van't Hoffui, Wilhelmui Ostwaldui, Theodorui Richardsui) ir bandytų jų atsisakyti savo priešams (Paului Ehrlichui, Waltheriui Nernstui). 1903 m. jis tapo pirmuoju švedų peršėju, kuriam buvo paskirta Nobelio chemijos premija.

Pasiekęs savo vardą, jis ėmėsi spręsti kitus mokslinius klausimus.

Fiziologija

1904 m. Kalifornijos universitete jis perskaitė keletą paskaitų, kuriose bandė parodyti fizikinės chemijos metodų taikymą toksinų ir antitoksinų teorijos tyrimams ir kurios 1907 m. buvo išleistos pavadinimu "Imunochemija".

Žemės ir planetų mokslai

Jis taip pat atkreipė dėmesį į geologiją (ledynmečių kilmę), astronomiją, fizikinę kosmologiją ir astrofiziką, aiškindamas Saulės sistemos atsiradimą dėl tarpžvaigždinio susidūrimo. Radiacinį slėgį jis laikė kometų, Saulės vainiko, poliarinės auroros ir Zodiako šviesos priežastimi.

Jis manė, kad gyvybė galėjo būti pernešama iš vienos planetos į kitą pernešant sporas. Ši idėja dabar vadinama panspermija.

Šiltnamio efektas

Arrhenius sukūrė teoriją, paaiškinančią ledynmečius, ir 1896 m. jis buvo pirmasis mokslininkas, pagalvojęs, kad anglies dioksido kiekio pokyčiai atmosferoje dėl šiltnamio efekto gali labai pakeisti paviršiaus temperatūrą. Jam turėjo įtakos kitų mokslininkų, tarp jų ir Žozefo Furjė, darbai. Arrhenius, naudodamasis infraraudonųjų spindulių stebėjimais Mėnulyje, nustatė infraraudonųjų spindulių absorbciją atmosferos CO₂ ir vandens garų. Pirminis Arrheniaus šiltnamio efektą sukeliančių reiškinių dėsnis skamba taip:

"Jei anglies rūgšties kiekis didėja geometrine progresija, temperatūra didės beveik aritmetine progresija".

Ši supaprastinta išraiška vartojama ir šiandien:

ΔF = α ln(C/ C 0 {\displaystyle C_{0}} )

Jo knyga "Pasauliai kuriant" (1908) buvo skirta plačiajai auditorijai. Jis teigė, kad žmonių išmetamo CO₂ kiekio pakaks, kad pasaulis neįžengtų į naują ledynmetį, o sparčiai augančiai populiacijai išmaitinti reikės šiltesnės Žemės:

"Žemės paviršiaus temperatūra tam tikru mastu yra susijusi su ją supančia atmosfera, ypač su pastarosios pralaidumu šilumos spinduliams". (p46)

"[Ši] teorija buvo pavadinta karštų namų teorija, nes jie manė, kad atmosfera veikia panašiai kaip karštų namų stiklai." (p51)

"Jei anglies rūgšties kiekis ore sumažėtų iki pusės dabartinio procentinio dydžio, temperatūra sumažėtų maždaug 4°; jei sumažėtų iki ketvirtadalio, temperatūra sumažėtų 8°. Kita vertus, padvigubėjus anglies dioksido procentinei daliai ore, Žemės paviršiaus temperatūra pakiltų 4°, o jei anglies dioksido padaugėtų keturis kartus, temperatūra pakiltų 8°". (p53)

"Nors jūra, absorbuodama angliarūgštę, veikia kaip milžiniško pajėgumo reguliatorius, kuris sugeria apie penkis šeštadalius susidariusios angliarūgštės, vis dėlto pripažįstame, kad nedidelė angliarūgštės dalis atmosferoje dėl pramonės pažangos per kelis šimtmečius gali būti pastebimai pakeista". (p54)

"Dėl didėjančio anglies rūgšties kiekio atmosferoje galime tikėtis, kad sulauksime amžių, kai klimatas, ypač šaltuosiuose Žemės regionuose, bus palankesnis ir geresnis, kai Žemė užaugins daug gausesnį derlių nei dabar, ir tai bus naudinga sparčiai besidauginančiai žmonijai". (p63)

Jis pirmasis numatė, kad dėl iškastinio kuro deginimo ir kitų degimo procesų išmetamas anglies dioksidas sukels visuotinį atšilimą. Arrhenius aiškiai tikėjo, kad šiltėjantis pasaulis bus teigiamas pokytis. Nepaisant to, maždaug iki 1960 m. dauguma mokslininkų atmetė šiltnamio efektą, nes manė, kad jis labai mažai tikėtinas. Milutinas Milankovičius buvo pateikęs ledynmečių mechanizmą: jis naudojo ciklinius Žemės orbitos pokyčius (Milankovičiaus ciklus). Dabar priimtinas paaiškinimas, kad orbitinis poveikis nustato ledynmečių laiką, o CO₂ veikia kaip stiprinantis grįžtamasis ryšys.

Žmonių reikalai

Jis sugalvojo universalios kalbos (vienos kalbos, kuria kalbėtų visi) idėją ir pasiūlė modifikuoti anglų kalbą.

Arrhenius buvo vienas iš kelių pirmaujančių Švedijos mokslininkų, kurie 1922 m. padėjo įkurti Valstybinį rasinės biologijos institutą. Tai buvo eugenikos paveikta idėja. Iš pradžių jis buvo pasiūlytas kaip Nobelio institutas. Arrhenius, kaip ir 1909 m. įkurtos Švedijos rasinės higienos (eugenikos) draugijos narys, buvo instituto valdybos narys.