Solo le molecole, il cui momento di dipolo cambia durante le oscillazioni delle distanze interatomiche e degli angoli di legame, sono in grado di assorbire la radiazione infrarossa. Queste melecole sono composte da due atomi diversi o almeno da tre atomi. I due gas biatomici ossigeno, O2, ed azoto, N2, componenti principali della nostra atmosfera, oscillano in maniera simmetrica, senza cambiare il loro momento di dipolo. Quindi, questi gas non assorbono la radiazione infrarossa e non contribuiscono al riscaldamento globle della Terra. Invece, il biossido di carbonio, CO2, essendo composto di tre atomi, può oscillare sia in maniera simmetrica che asimmetrica (vedi la figura seguente, clicca sulla figura per ingrandirla). Solo l´oscillazione asimmetrica comporta un cambiamento del momento di dipolo della molecola, che, quindi, può assorbire la radiazione infrarossa. Di conseguenza, il biossido di carbonio può contribuire al riscaldamento globale e viene definito gas serra. Ovviamente, ogni molecola assorbe una piccola parte dei raggi infrarossi corrispondenti a determinate lunghezze d´onda comprese tra 1 e 50 mm (regioni del vicino e medio infrarosso): per esempio, il biossido di carbonio assorbe a due distinte lunghezze d´onda: 4.3 e 15.3 mm.
Il biossido di carbonio presente nella nostra atmosfera contribuisce all´incremento della temperatura sulla Terra, assorbendo la radiazione infrarossa a 4.3 and 15.3 mm? Certamente! Senza l´effetto serra la Terra sarebbe di almeno 33°C più fredda. Il maggior contributo all´effetto serra deriva dal vapore acqueo (circa 66% o 22°C), che, quindi, è il più efficace dei gas serra. Il biossido di carbonio presente naturalmente nell´atmosfera contribuisce con il 15% o 5°C all´effetto serra totale.
La percentuale di biossido di carbonio di origine naturale presente nella nostra atmosfera è dello 0.03%: sembra poco, ma, in realtà, corrisponde a 2700 miliardi di tonnellate - una quantità enorme che rimane approssimativemente costante grazie al ciclo naturale del carbonio (biossido di carbonio emesso dagli esseri animali e assorbito dalle piante). In seguito alla combustione di carburanti fossili e alla distruzione delle foreste da parte della civilizzazione umana, la percentuale di biossido di carbonio cresce ogni anno circa dell´1% (circa 25 miliardi di tonnellate).
Comunque, l´aumento effettivo della concentrazione del biossido di carbonio nell´atmosfera è solo dello 0.3% ogni anno, perchè una buona parte del gas viene "intrappolato" dalle acque degli oceani. Anche se questo incremento annuo può sembrare di piccola entità, nel corso dell´ultimo secolo il biossido di carbonio è aumentato dallo 0.028% (280 ppm, ppm = parti per milione) allo 0.036% (360 ppm).
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