在当今生态环境话语中，“水土流失”似乎人人喊打。其实，“水土流失”可分为“天然的水土流失”与“人为的水土流失”。天然的水土流失，或称水土侵蚀，是地球给人类的滋养。堪称人类美好家园的河流三角洲，如尼罗河三角洲、国内的长三角、珠三角等莫不赖此为生。“温室效应”的本义也是美好的，然而，现在似乎善意尽失，恶名昭彰。                    

     “温室效应”与“温室气体”的名头今日可谓如日中天、气焰不可一世。然而，貌似一伙的“温室效应”的来头与含义却有点扑朔迷离。

     翻开手头的《现代汉语词典》（第5版。注：我手头没有2012年新出的第6版），“温室效应”词条下有两个释义：1.农业上指不经加温的温室内气温高于室外的效应。2.指大气保温效应，即大气中二氧化碳、甲烷等气体含量增加，使地表和大气下层温度增高。这种效应曾被误认为与温室保温的机制相同，所以叫温室效应。“我不知道第6版中是否保留“误认为”。其他文献一般认为是“类比”，而不是“误认为”。

      维基百科（http://zh.wikipedia.org/wiki/温室效应）介绍：“1909年，美国物理学家伍德分别用岩盐（对长短波辐射都透明，不会截留长波辐射）和玻璃（有透过短波辐射而截留长波辐射的能力）做成温室（花房）试验，结果两个温室内的温度一样高。这表明温室的保温作用，主要不取决于是否阻截或吸收长波辐射，而在于其玻璃或岩盐壁阻止室内（暖）外（冷）空气对流或湍流方式的热交换。”我不知维基百科所说是否属实。不知有无博友了解这个实验，我觉得“两个温室内的温度一样高”的结论未必可靠。    

     北京大学化学与分子工程学院李玉辉等在《温室气体与温室效应》中将温室效应区分为“自然”温室效应及与其相对应的是“增强”温室效应，但在文末称，总而言之，温室效应就是由温室气体产生的全球变暖的效应。

     目前在不少文献中对“自然温室效应”与“人工增强温室效应”并不作区分似乎并不相宜。“温室效应”的真义是否让“自然温室效应”走开，仅仅指“人工增强温室效应”？有无美好的天然温室效应与丑陋的人工温室效应之分？中国大百科出版社的英英版《韦氏高阶英语词典》的“the greenhouse effect”词条释义就直接将该效应唯一归因于环境污染（the warming of the Earth's atmospheric that is caused by air pollution）。

      可以看出，“天然温室效应”是应当尊重与保护的，“人工增强温室效应”则应当尽力降低其负面效果。维基百科的“温室效应”（http://zh.wikipedia.org/wiki/溫室效應）解释看来比较公允：“温室效应（英语：Green House Effect）是指星球的大气层透过捕捉辐射使不同部份地区的气温相对稳定的效应。不少研究指出，人为因素使地球上的温室效应加强，而造成全球暖化的效应。””百度百科将“温室效应”与“大气保温效应”混为一谈是不可取的（http://baike.baidu.com/link?url=-AS29HXpRIGHHjI8XH9X26GxHlsuFd-EOJ548HcUdHGxRsZ5eEVaWKcuI5FWqTck）。

      为了避免社会认知的偏差，可将“天然温室效应”直接定义成“大气保温效应”，将温室效应专门界定为“人工增温效应”。“保温”与“增温”无论是字面上还是含义上都是两回事。

      关于温室效应的实验演示，从一些中学老师的探索看似乎也并不是“显而易见”的。

附1：http://www.chem.pku.edu.cn/bianj/paper/05/5.pdf 

 hillside注：附1由于直接从PDF文档粘贴，部分符号有转换错误，如需原貌请点击原文 

                                                                     温室气体与温室效应

                                                                     李玉辉 程仕才 时腾飞 丁睿

                                                                    北京大学化学与分子工程学院

二．温室效应

我们知道二氧化碳等温室气体对地球有保温的作用。那末如果大气中只有氮气和氧气，地球会是什么样的呢？这需要一个计算：到达大气外界的直接太阳辐射为1377W/m2,由于太阳的直射面积为地球总表面积的1/4，所以到达大气外界1m2 面积上的平均能量为1377/4=343w 当该辐射通过大气时6%被大气分子散射返回空间，另外10%由陆地和海表反射到空间，剩下的84%（约288W/m2）用于加热地表。

为了平衡上述入射辐射，地球本身必须向太空发射同样的辐射。地表发射的辐射取决于它的温度---地表越热，发射的辐射就越多。也取决于地表的吸收---吸收越多，辐射越多。对大多数地表来说，他们几乎吸收所有的到达其上的辐射而不反射，所以可以被看作黑体。根据黑体辐射=AT4（A 为Stefan-Boltzmann 常数，5.67*10-8Jm-2K-4s-1）可以求出T=267K=-6oC这里我们没有考虑云层，大气尘埃对太阳辐射的遮挡作用，如果考虑的话，求出的这个温度会更低。而实际上地表的平均温度是15oC. -6oC 和15oC. 之间21o 的差别主要就是由温室效应引起的。占大气大部分的氮气和氧气既不吸收也不发射热辐射，而水汽，CO2 和其他一些微量气体能够吸收地表辐射并将其返回地表，起到了对地表辐射的遮挡作用，从而产生了21oC 的温差。这种遮挡作用称为“自然”温室效应。与其相对应的是“增强”温室效应。

这里出现了一个疑问：既然二氧化碳等气体能够吸收遮挡地表辐射，为什么不能遮挡太阳辐射呢？这是因为太阳表面温度约为6000K，辐射的最强波段是可见光部分，地球表面温度是288K,地表辐射波段为红外部分。而大气只能吸收波长较长的辐射，所以太阳辐射的大部分会到达地面，而地表辐射由于是红外辐射会被强烈吸收。温室气体的这个性质和温室表面的玻璃或塑料薄膜相似，也正由于此种原因，这种效应被称为“温室效应”。大气中温室气体的增暖效应首先由法国科学家---Jean Baptiste Fourier在1827 年认识，并指出了大气中和温室玻璃内情况的相似性，这就是温室效应名称的由来。

下面说一下增强温室效应。增的部分就是由人类活动（如化石燃料的燃烧和森林破坏）在大气中产生的气体造成的。这些气体中既有原就存在的气体如二氧化碳，也有雨来没有的，如含氯氟烃。增强温室效应是与全球变暖直接紧密相关的，它的原理和自然温室效应相同。增强温室效应主要是由二氧化碳引起的。从工业革命和至今，大气中CO2 的含量已经增加了25%，现在CO2 每年增加约0.5%，如果不采取措施，这个速度会继续

附2：http://kjg.zjnu.edu.cn/onews.asp?id=120  浙江师范大学科技馆

本文来自: 凹丫丫(www.oyaya.cn) 详细出处参考：http://kjg.zjnu.edu.cn/onews.asp?id=120

   早在1895 年（hillside:有网页称1896,本人未核实），诺贝尔化学奖得主瑞典物理学家斯文特·阿列纽斯研究出了第一个用以计算二氧化碳对地球温度影响的理论模型。他得出的结果是，大气层中的二氧化碳含量减少约40%，温度就会下降4～5摄氏度(7～9华氏度)，并可引发一个新的冰川期。同理，二氧化碳的含量翻番的话，温度就会上升5～6 摄氏度(9～11华氏度)。1896年，他首创地球“温室效应”概念，并在以后引起人们广泛地关注。

   那什么是温室效应呢？全球的地面平均温度约为15℃。如果没有大气覆盖，根据地球获得的太阳热量和地球向宇宙空间放出的热量相等的原理，可以计算出地球的地面年均温度为－18℃。这33℃的温差就是大气像被子一样保护地球造成的。这就是温室效应。可以看到，其实温室效应并不是完全没有好处，只是需要维持在一个平衡的状态下。如果没有温室效应，地球将是一个冰窖。

   宇宙中任何物体都辐射电磁波。物体温度越高，辐射的波长越短。太阳表面温度约6000K，它发射的电磁波的波长很短，称为太阳短波辐射(其中包括从紫到红的可见光)。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时，也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却下来。地球发射的电磁波因温度较低而具有较长的波长，称为地面长波辐射。短波辐射和长波辐射在经过地球大气时的遭遇是不同的：大气对太阳短波辐射来说几乎是透明的，而它却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射的同时，它自己也向外辐射波长更长的长波辐射(因为大气的温度比地面更低)。其中向下到达地面的部分称为逆辐射。地面接受逆辐射后就会升温，这也可以说是大气对地面起到了保温作用。这就是大气温室效应的原理。

   地球大气的这种保温作用，类似于种植花卉的暖房顶上的玻璃(温室效应也可称为暖房效应或花房效应)，因为玻璃也具有透过太阳短波辐射和吸收地面长波辐射的保温功能。我们知道，并不是大气中的每种气体都会强烈吸收地面长波辐射的。地球大气中起温室作用的气体称为温室气体，主要有二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氮、水汽、氢氟碳化物、全氟烃以及六氟化硫等，后3种通常被总称为氟烃化合物。它们几乎吸收地面发出的所有波长的长波辐射，只有一个很窄的区段吸收很少，这个区段被称为“盲区”。地球主要通过这个盲区把从太阳获得的热量中的70％又以长波辐射形式返还宇宙空间，从而维持地面温度不变。我们现在所说的温室效应，主要是指由于人类活动增加了温室气体的数量和品种，使这盲区即能返回宇宙空间的70％的热量的数值下降，使留下的余热增多而使地球变暖的情况。

附3：http://www.360doc.com/content/12/0928/10/144210_238585243.shtml 

附4：http://www.qzkj.net/qxkjb/2005/09m22d/qxkjb/1601.htm 

                           温室效应是福是祸？

　　其实温室效应是不能和灾难划等号的，只不过凡事都有个度，超过这个度就会适得其反。天文学家推算，目前全球的平均温度约为15℃，而如果没有大气，地球的反照率就会增强，太阳给我们带来的热量就无法保存下来，在这样的情况下地面平均温度应为-18℃，这33℃的温差就是因为地球大气温室效应产生的，这样的温度才更有利于世间万物的生长。而燃料在燃烧的时候也会产生一种气凝胶，它漂浮在大气中可以在一定程度上减小阳光的辐射，对温度的持续上升有一定的抑制作用。温度的上生还可以缩短粮食的生长周期，促进作物的增产。
　　温室效应在不同地区的作用也是不一样的，1.0-3.5℃只是一个平均温度，而是赤道以及周边几乎不升温，而高纬度地区升温幅度可能达到6-8℃甚至更多。严重后果，即两极和格陵兰的冰盖会发生融化，引起海平面上升，海水体积也会因此而膨胀。海平面因此上升了70~140cm，许多岛国甚至因此有被全部淹没的危险。
　　温室效应还会造成温带的北移，低纬度台风强度将增强，台风源地将向北扩展等。甚至还有专家预测，最可怕的后果将是，当全球气温上升令冰层溶化时，一些埋藏在冰层深处千年或更长的病毒便可能会复活，而目前人类对这些原始病毒没有抵抗能力。

附5：http://cj920.blog.163.com/blog/static/1118885232009623901569/

        对温室效应模拟实验的商榷

               安徽省怀远实验中学 陈锦 发表于《化学教育》2008年第10期第61-62页，本文为节选

目前，一些教辅用书甚至中考试题中出现了一些温室效应模拟实验方案。认真分析这些方案可以发现他们都是以二氧化碳等气体在阳光下照射下温度升高的比空气快来模拟温室效应的，只是装置有所不同而已。

在每年的教学中笔者总是发现，学生对于上述温室效应模拟实验总是感到费解，认为方案有问题，但又说不出问题在哪里，于是笔者对此进行了认真的研究，发现：不同的物质在吸收相同热量时温度变化不一样，这是物质的一种物理性质：比热容。相同条件下二氧化碳升温快是因为它的比热容比空气的比热容小，经查在25℃，101.325kPa时二氧化碳的定容比热容(体积恒定时的比热容)是0.684kJ/kg·℃，而空气的定容比热容是0.72kJ/kg·℃，所以同处于阳光照射下的二氧化碳升温比空气快。为验证，笔者进行了如下的实验：

选用盛有145ml空气和145ml二氧化碳的集气瓶、用带有温度计的橡皮塞塞紧瓶口，在室内先记录下两瓶气体的温度，然后同时放在阳光下，每隔约五分钟记录一次温度，观察一小时左右，共做了两次实验。

二氧化碳与空气在阳光下温度变化的实验数据

                                               单位: ℃

                  第一次实验：2007年10月8日     第二次实验：2007年10月9日

  2. 对实验数据的分析

从上表中可以发现二氧化碳确实比空气升温快，这与相同条件下二氧化碳的比热容比空气的小相符合。

从表中还可以看出，空气和二氧化碳起始温度相同，最初的五分钟内升温速度都很快，此后温度升高速度变慢，最终温度相同，这是因为在阳光下做的模拟实验实际上是两种气体与外界不断进行热传递，最终两种气体都与外界达到热平衡状态，即温度趋于相等，且等同于实验环境的温度，并随着环境温度的升高（或降低）而升高（降低）。

因此，上述实验模拟的不是温室效应。

3 温室效应的成因与模拟实验的对比

如果说在阳光照射下温度升高快就能造成温室效应的话，O2和SO2也是温室气体了，因为它们的比热容也比空气的小，相同条件下升温也比空气的快。而实际上这两种气体并不是温室气体，这就需要分析CO2等温室气体能造成温室效应的原因了。

太阳光的辐射是以短波的形式进行的，地面吸收了来自太阳的短波辐射，转变为热能后，以长波红外光向外辐射。大气中许多组分对不同波长的辐射都有其特征吸收光谱，其中能够吸收较长波长的主要有CO2和水蒸气的分子。水分子只能吸收波长为700nm—800nm和1100nm—1400nm的红外辐射，但吸收较弱，而对850—1100nm的辐射全无吸收。因此大气中的水分子只能截留一小部分红外光。大气中的CO2虽然含量比水低得多，但它可强烈地吸收波长为1200nm—1630nm的红外辐射[5]。于是CO2像温室的玻璃一样，并不影响太阳对地球表面的辐射，但却阻碍由地面反射回太空的红外辐射，即把能量截留于大气之中。这就像给地球罩上了一层保温膜，使地球表面气温增高，产生温室效应。如下图所示。

把温室效应的模拟实验与温室效应的形成原因对比一下可以发现：在模拟实验中，阳光有了，二氧化碳有了，集气瓶的玻璃可以看作大气圈，但缺少了能类比地球的既吸热又放热的物质。不难想象，模拟实验中的温度计是不可能代替地球的。所以上述三种方案用来模拟温室效应时缺乏一个对应模拟元素，即地球的模拟物。

综上所述，用阳光照射下二氧化碳升温比空气快来证明二氧化碳能造成温度效应是不科学的，它验证的只是二氧化碳与空气的比热容不同，实验中发生的主要是热传递。如何正确设计实验模拟温室效应，还需要我们进一步研究和探索。

附6：http://blog.sina.com.cn/s/blog_577609a60102du1n.html

                                                          温室效应的实验探究

                                                   _（对）广为流传且错误的探究.pdf

                                                           作者：谭宗俊　向雪皑

　　相信对于温室效应的实验探究，广大化学教师来都耳熟能详了，这个探究实验的面世在我的记忆中至少已经有9年多了，2000年4月在绵阳举行的四川省实验成果交流会上，一位职业中学的老师就展示了这个实验研究，她的设计是：在2个空的矿泉水瓶中，一个装满二氧化碳，另一个装满空气，在2个瓶中各插入一只温度计，再用白炽灯泡等距离照射2个矿泉水瓶，一段时间后，观察到装二氧化碳的瓶中的温度计上升的温度比装空气的矿泉水瓶中的高，试图以此来证明二氧化碳的温室效应。该次会议没有给这个实验评奖，笔者曾就此实验探究的设计谈过自己的看法：这个实验只能说明二氧化碳吸收热量的能力比空气强，因为温室效应的大气层下面有动物和植物构成的生命循环，即生物链，此实验条件没有，真实的温室效应条件下二氧化碳只是微量增加，而此实验矿泉水瓶中全部是二氧化碳气体，主持这次会议的四川省教科所副所长李远良和省教科所中学室汪永琪主任也赞同此看法。没有想到的是时至今日，这个实验流传越来越广，从核心期刊到一般期刊、从中学老师到大学老师(甚至有的是国内知名度较高的专家)、从课外练习到统考、从初中到高中都在刊载和引用这个实验(或者原型是这个实验)，大有众口铄金之势。当今由于高中化学教学中实行一纲多本，自主命题的省份越来越多，每年的高考题针对使用不同教材版本的模式也越来越多。为了防止以后演变成高考题闹成笑话，为此笔者认为大有必要在这里重新认识一下这个实验的原理和装置，借以正本清源，不然的话，也完全有可能演变成“水变油”一样的伪科学而误导学生了。(绝非危言耸听，据笔者不完全统计，至少有9种刊物刊载过这个实验)
　　对于温室效应的叙述在化学教材中原见于初中化学教材：“近几十年来，由于人类消耗的能源急剧增加，森林遭到破坏，大气中的二氧化碳的含量不断上升。大气中的二氧化碳气体能像温室的玻璃或塑料薄膜那样，使地面吸收的太阳光的热量不易散失，从而使全球变暖，这种现象叫“温室效应”。能产生“温室效应”的气体除二氧化碳外，还有臭氧、甲烷、氟氯代烷等。
　　可能是为了让学生信服二氧化碳在大气中的温室效应的作用，各地的老师结合教学实践设计了这个实验的探究。主要有如下一些实验装置。　　
　　1　文献中设计的各种装置
　　对上述图2的说明：剪断的半截矿泉水塑料瓶插入装土的盘中形成温室，在瓶底部打一小孔通入二氧化碳后再插入一温度计，另一支温度计直接放在装土的盘中，同时放在太阳光下照射，再隔相同时间观察温度计计数的变化。
　　应该说上述其他装置的原理根据图示都可以看明白，不需要再作详细的注释，有的是用同一热源照射2种不同的气体再观察温度计上升度数的差异，有的是观察气体受热膨胀的差异来说明问题。从参考文献中文章的题目可以看出：同一个实验，相同的原理，有些称呼就更准确。　　
　　2　实验的原理　　
　　温室效应产生的真正原理如何呢?大气中的二氧化碳对来自太阳的短波辐射吸收较少，地表受到大量的太阳短波辐射被加热，温度提高，再以长波形式对外辐射能量。地表的长波辐射绝大部分被大气中的二氧化碳和水蒸气(包括其他温室气体)吸收。大气被加热，也以长波形式向外辐射能量，很大一部分辐射能又返回地表。这样使地表和大气对流层下的温度增高，这种作用与玻璃温室所起的作用类似，也称温室效应。具体原理如图9所示：
　　宇宙中任何物体都辐射电磁波，物体温度越高，辐射的电磁波波长越短。太阳表面温度约6000℃，它发射的电磁波长很短，称为太阳短波辐射(其中包括从红到紫色的可见光)。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时，也是时时刻刻向外辐射电磁波而冷却。地球发射的电磁波长因为温度较低而较长，称为地面长波辐射。可是短波辐射和长波辐射在经过地球大气时遭遇是不同的，大气对太阳也向外辐射波长更长的长波辐射(因为大气温度比地面更低)。其中向下达地面的部分称为逆辐射。地面接受到逆辐射后主动升温，或者说大气对地面起到了保温作用，这就是大气温室效应的原理。地球大气的这种保温作用，类似于种植花卉的暖房顶上的玻璃(也被称作暖房效应或花房效应)，因为玻璃也有透过太阳短波辐射和吸收地面长波辐射的保温功能。
　　有些气体能直接吸收某波段的辐射，从而直接使大气增温。如，二氧化碳能透射太阳短波辐射，使它到达地表增温，但对于地面长波辐射却善于吸收，特别是对波长在13～17μm波谱范围内有强烈的吸收能力。使得地面辐射能够大量截留在大气二氧化碳层内，不逸入宇宙空间。
　　从图9示意中也可以看出，太阳的短波辐射被地表吸收后温度升高再转变成长波辐射向大气层散发，而温室气体可以被短波辐射透过而不被长波辐射透过，对流层的温室气体阻挡了长波辐射而使对流层下的温度升高，对流层以下的地表上正是人类和动物、植物构成的生命循环，即生物链的地方，并且目前温室效应的结果也只是空气中的二氧化碳由0.03％上升到当前的0.035％的结果，而不是全部被二氧化碳取代的结果。　　
　　3　探究实验准确的称呼　　
　　由上面的原理可以看出，以上老师设计的实验探究，准确的说应该称为：二氧化碳是温室气体的验证，而不应该叫做：“温室效应”模拟演示或“温室效应”实验室演示。非常遗憾的是在上述参考资料中，只有文献[8～10]对实验探究的称呼是准确的。这个知识是多学科涉及的，可能是由于各学科教材涉及的角度和深浅不一样，导致实验原理和称呼的模糊，为了防止在今后的高考命题中出现类似矛盾和错误，建议各学科间应该统一到科学、正确、准确的尺度上来。

附7：本人科学网博文旧作《太阳往下照，空气怎么往上跑？——骄阳也暖不了空气的凉心！》

 http://bbs.sciencenet.cn/blog-350729-590129.html