Svante Arrhenius — Nobelio laureatas ir šiltnamio efekto pranašas
Sužinokite apie Svante Arrhenius — Nobelio laureatą, pirmąjį prognozavusį CO2 sukeltą šiltnamio efektą ir formavusį modernų klimato mokslą.
Svante Augustas Arrhenius (1859 m. vasario 19 d. - 1927 m. spalio 2 d.) - Nobelio premijos laureatas, švedų mokslininkas, padaręs atradimų fizikos, chemijos ir žemės mokslų srityse.
Iš pradžių jis buvo fizikas, bet 1903 m. gavo Nobelio chemijos premiją ir tapo fizikinės chemijos pradininku.
Vėliau gyvenime jis ėmėsi spręsti kitas mokslines problemas. Jis pirmasis numatė, kad anglies dioksido išmetimai, atsirandantys dėl tokių procesų kaip iškastinio kuro deginimas, sukels visuotinį atšilimą.
Biografija
Svante A. Arrhenius gimė 1859 m. Vasario 19 d. Švedijoje, Vike (netoli Upsalos). Studijavo Upsalos universitete, kur gilinosi į fiziką ir chemiją; doktorantūros darbe nagrinėjo elektros laidumą tirpaluose ir kitus su chemine kinetika susijusius reiškinius. Per savo karjerą jis dirbo įvairiuose Švedijos mokslo centruose ir plėtojo tarpdisciplinines idėjas, kurios jungė fiziką, cheminių reakcijų teoriją ir žemės atmosferos tyrimus. Mirė 1927 m. spalio 2 d.
Moksliniai pasiekimai
- Elektrolitinės disociacijos teorija: Arrhenius pasiūlė, kad elektrolitai tirpaluose dalinasi į jonus, kurie lemia laidumą. Už šią teoriją jis gavo 1903 m. Nobelio premiją chemijoje. Ši idėja tapo pagrindine paaiškinant cheminę kondensuotų fazių elgseną ir joninių tirpalų savybes.
- Arrhenio dėsnis: jis aprašė, kaip cheminių reakcijų greitis priklauso nuo temperatūros — tai dabar žinoma kaip Arrhenio lygtis. Paprastu žodžiu: didesnė temperatūra paprastai pagreitina reakcijas, o Arrhenius suformulavo kiekybinį ryšį tarp reakcijos greičio, aktyvacijos energijos ir temperatūros.
- Anglies dioksidas ir šiltnamio efektas: 1896 m. Arrhenius paskelbė darbą, kuriame skaičiavo, kaip atmosferos anglies dioksido kiekio pokyčiai gali paveikti Žemės temperatūrą. Jis apibrėžė sąsają tarp CO2 koncentracijos ir atmosferos sušildymo, parodydamas, kad iškastinio kuro deginimas gali sukelti globalią klimato kaitą. Nors jo skaičiavimai buvo apytiksliai pagal šiandienos standartus, idėja, kad žmogaus veikla gali pakeisti globalinę temperatūrą, buvo novatoriška ir ilgainiui tapo klimato mokslų pagrindu.
- Kitos idėjos ir tyrimai: Arrhenius darbai apėmė ir cheminę kinetiką, elektros savybes, taip pat platesnes spekuliacijas apie gyvenimo kilmę ir kosminius procesus. Jis nuolat ieškojo fizikinių mechanizmų, paaiškinančių chemines ir geofizines problemas.
Poveikis ir palikimas
Arrhenius laikomas vienu iš fizikinės chemijos pradininkų. Jo idėjos apie jonizaciją ir reakcijų kinetiką tapo cheminės teorijos pamatais, o Arrhenio dėsnis plačiai naudojamas tiek moksle, tiek pramonėje. Jo ankstyvieji tyrimai apie anglies dioksido įtaką klimatui yra laikomi pirmaisiais žingsniais į šiuolaikinį klimato mokslą — ši tema dabar yra viena iš svarbiausių pasaulinio mąsto politinių ir mokslinių diskusijų sričių.
Verta prisiminti
- Arrhenius darbai parodė, kaip vienas mokslininkas gali sujungti skirtingas disciplinas ir pasiūlyti platesnes interpretacijas gamtos reiškiniams.
- Jo prognozės apie anglies dioksido poveikį atmosferai pabrėžia, kad mokslinės idėjos kartais užima dešimtmečius, kol jos pilnai pripažįstamos ir įtraukiamos į politikos bei visuomenės sprendimus.
Ankstyvasis darbas
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.
Vėlesni darbai
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.
Ieškoti