Tilbakestrålingen fra atmosfæren spiller en viktig rolle i jordens energibalanse. Den er elementær fysikk, men likevel skal man ikke lete lenge før man finner temmelig fantasifulle beskrivelser av den. Her er et eksempel, der tilbakestrålingen hevdes å være i strid med termodynamikkens lover. Denne kilden kan man tenke er mer ideologisk en vitenskapelig, og man kan enkelt trekke på skuldrene av det.
Noe annet er det når tradisjonelle redaktørstyrte media formidler grove misforståelser, som her på Forskersonen (se også Dagbladet, ABC Nyheter). At misforståelsene er «professorale», gjør det verre. Det kan derfor være på sin plass å presisere litt elementær fysikk, som forskjellen på varme og varmestråling.
Varme
Jeg gjengir her definisjonen i Hemmers Termisk Fysikk: «Varme er en form for energitransport som skyldes temperaturforskjeller».
Varme går alltid fra varmt til kaldt. En varmekilde er noe som det kommer varme fra.
Varmestråling
All materie sender ut elektromagnetisk stråling, ofte kalt varmestråler. Intensiteten øker som den absolutte temperatur i fjerde potens. Det betyr at om temperaturen øker fra 0 °C til 25 °C, øker utstrålingen med en faktor ((273,15 + 25)/273,15)4, altså over 40 %.
La oss tenke oss et tomt rom med 4 vegger, golv og tak, som alle er 20 °C. Da stråler hver eneste kvadratmeter ut over 400 Watt. Strålingen går begge veier. Den kvadratmeteren som sender ut 400 W absorberer også 400 W. Det er ingen varme involvert!
La oss så plassere et legeme med temperatur 37 °C i rommet. Det stråler ut litt mer per kvadratmeter enn det får tilbake. Det går varme mot veggene. Legemet er en varmekilde, men veggene er det ikke selv om de stråler ut 400 W per kvadratmeter.
Hvis legemet er et menneske, er veggtemperaturen likevel viktig for komforten. Den eneste varmekilden skyldes mennesket indre forbrenning, men veggtemperaturen er med på å begrense varmetapet, fordi strålingen fra veggen balanserer noe av strålingen fra mennesket.
Tilbakestrålingen som varmekilde?
Vi er nå i stand til å kontant avvise Bjørkums tese om tilbakestrålingen som en varmekilde. Atmosfæren er kaldere enn overflaten, så varmen går fra overflaten mot atmosfæren! Når Bjørkum hevder at tilbakestrålingen som kommer inn frigjør vanndamp, har han altså glemt at strålingen fra overflaten er større. Netto strålingsbalanse for overflaten er negativ. Strålingens totaleffekt er å avkjøle overflaten.
Med denne juniorfeilen avslørt, regner jeg med at leserne også er skeptiske til påstanden om at tilbakestrålingen var en viktig varmekilde sommeren 1816. Bjørkum gir oss ingen kilder, sannsynligvis av en meget god grunn: de finnes ikke!
Jordas varmekilder
Med tilbakestrålingen avvist som varmekilde, er det verdt å presisere at når vi ser på overflaten og nedre atmosfære, er det kun to varmekilder: sola og varmestrømmen nedenfra. Den siste skyldes restvarmen fra jordas dannelse, samt naturlig radioaktivitet i bergartene som bidrar til å vedlikeholde den, men den er 1000 ganger lavere en solas bidrag, og har neglisjerbar betydning. Så sola er eneste varmekilde å regne med.
Tilbakestrålingen fra atmosfæren
Tilbakestrålingen er generelt mindre enn strålingen ut fra overflaten, av to grunner:
- Atmosfæren er gjennomgående kaldere enn overflaten
- Gassene i atmosfæren er mindre effektive i å sende ut stråling enn bakken
Netto strålingsenergi går derfor oppover, og dermed går varmen assosiert med stråling oppover.
Når man hører om tilbakestråling første gang, er det nærliggende å danne seg et bilde av at dette er noe som kommer langt oppe fra. Det er ikke riktig. Drivhusgassene gjør atmosfæren temmelig ugjennomtrengelig for varmestråling, så mye av tilbakestrålingen kommer fra noen få meter over overflaten!
Bjørkum forteller at «70 % av strålene returneres til jordoverflaten». Det rette tallet er enda større. Om man legger til grunn NASAs forenklede energibudsjett for kloden, er tallet rundt 85 %. Det tallet er lett å forstå når man vet at mye av strålingen kommer fra nesten samme temperatur som overflaten. Se figur 1.
Her er det på plass med en liten presisering: Det er ikke de samme strålene som returneres. Når et drivhusgass-molekyl absorberer stråling, vil det hurtig kollidere med nabomolekyler og gi fra seg energien. Så vil nabomolekyler kollidere med drivhusgassmolekyler, og noen av dem sender ut stråling.
Figur 1. Illustrerer (meget forenklet) varmestråling i atmosfæren. Tallgrunnlaget er beregnet med modellen MODTRAN. (Parameterne er tropisk atmosfære, 400 ppm CO2, ingen metan, oson eller freon, og ingen skyer.)
Pilene er brutt opp i delpiler a 1 km høyde, for å illustrere at strålingen normalt blir absorbert og utsendt igjen mange ganger på veien opp. For mange frekvenser skjer det tusenvis av ganger, mens for et fåtall frekvenser kan strålingen gå uhindret fra overflaten og ut i verdensrommet.
Til venstre, i magenta, vises oppadgående varmestråling. Bredden på pilene er proporsjonal med styrken på strålingen (som i stor grad er bestemt av temperaturen).
I midten vises nedadgående varmestråling. Nederste pil er gjort svart for å understreke at det aller meste av tilbakestrålingen til overflaten kommer derfra.
Til høyre, i rødt, vises strålingsvarmen, altså differansen mellom venstre og midtre søyle. Den er alltid oppover-rettet.
Vi ser at strålingsvarmen er forholdsvis liten nær overflaten, og øker oppover, slik at den ved toppen atmosfæren balanserer innkommende solstråling. Dette har sammenheng med at lavt i atmosfæren er det mange ulike varmetransport-mekanismer, mens tapet til verdensrommet kun kan skje ved stråling.
Overflatens energibalanse
Tilbakestrålingen er en høyst reell effekt og viktig for det fulle bildet. Men den er mindre enn utstrålingen fra overflaten. Det går derfor varme oppover, og det er fullt mulig å tenke på energibalansen i form av varmestrømmer. Innkommende varme til overflaten skyldes sola, mens tapet skyldes varmen forbundet med stråling, varme fra luft som beveger seg, varme assosiert med vanndamp i luften, osv. Da «forsvinner» tilbakestrålingen ut av regnestykket, og vi kan få en god forståelse uten tilbakestrålingen.
Klodens energibalanse
For ethvert legeme bestemmes temperaturen av balansen mellom innkommende energi og energitap. For jorda kommer innkommende energi fra sola, mens energitapet skyldes varmestråling som unnslipper kloden. Siden nedre atmosfære er ganske tett for stråling, kommer mye av varmestrålingen som unnslipper kloden fra langt oppe i atmosfæren. Når det blir mer drivhusgasser i atmosfæren, blir den mindre gjennomtrengelig for stråling, og unnslippelses-høyden øker.
Drivhuseffekten, enkel forklaring
Når man ser på atmosfærens storskala temperatur-profil, avtar den alltid med høyden, noe som er velkjent for alle som har gått i fjellet. For en tørr atmosfære faller temperaturen med rundt 9,8 grader per km.
Når man øker mengden drivhusgasser øker den midlere unnslippelses-høyden. Da må temperaturen ved den nye høyden øke, fordi utstrålingen fra denne høyden må balansere innkommende solstråling. Siden temperaturen øker nedover, vil dette medføre varmere overflate. Om unnslippelses-høyden øker med 100 meter vil overflatetemperaturen øke med nesten en grad. Man kan se Rasmus Benestad forklare her.
Den enkleste beskrivelsen av drivhuseffekten trenger ikke tilbakestrålingen!
Tilbakestrålingen er ikke vanskelig!
Tilbakestrålingen er en reell, elementær fysisk effekt. Atmosfæren sender virkelig varmestråling mot oss. Effekten er en betydelig reduksjon av netto strålingstap fra overflaten.
Det som går helt galt, er når man plukker ut delstrømmer, og analyserer uten å se helheten. Termodynamikkens lover gjelder for varme, ikke for delstrømmer av varmestrålingen.
Tilbakestrålingen er slett ikke vanskelig, selv om noen gjør den det!
Jeg vet ikke hvorfor noen likevel gjør den vanskelig. En mulighet kan være at man kynisk ønsker å så tvil om global oppvarming i befolkningen. En annen kan være at man skriver om noe man ikke har forstått nok av.
Etterord
Det er mye komplisert fysikk i klimavitenskapen. Det kan være smale delområder som man må bruke lang tid på å komme til bunns i—etter en solid basisutdannelse.
Skal man popularisere, må man utvilsomt forenkle, glemme nyanser og hoppe over detaljer. Skal man popularisere, må man derfor nærme seg det med ytterste forsiktighet, og stor respekt for den tenkningen som finnes i faget. Hvis man ikke forstår noe, er årsaken normalt ikke at det er noe feil med vitenskapen, men heller med ens egen faglige modenhet og bredde.
Man må ikke dikte opp privat fysikk: Når Bjørkum gir oss en helt egen forklaring på hvorfor temperaturen øker raskest i Arktis, ser han helt bort fra lett tilgjengelige kilder som gjengir den etablerte forståelsen. Ofte kan man starte med Wikipedia.
— Og så er det slik, selvsagt, at etablert vitenskap noen ganger tar grundig feil.
Å lansere egne teorier uten referanse til de etablerte er likevel uprofesjonelt. Når det til og med gjøres i en popularisering er det i en vitenskapsetisk gråsone. Leserne må kunne anta at en popularisering søker å gjengi etablert vitenskap.
Vedlegg 1: Så galt kan det gå
I ABC-nyheter artikkelen beskriver Bjørkum noe han kaller «sjikt-prosessen», uten å gi en referanse for begrepet.
— Så jeg tenkte jeg kunne prøve å Google.
Figuren viser det skumle resultatet: Googles AI forteller at sjikt-prosessen er et begrep i klimavitenskap. Eneste referanse er til Bjørkum.
Jeg kan ikke unngå å undres over ironien i at mannen som advarer om at vi drukner i verdiløse publikasjoner (fagfellevurderte sådanne) selv har klart å forurense Googles AI med en artikkel som ikke er kvalitetssjekket.
Vedlegg 2. Bakgrunnen for dette innlegget
Som man ser var «dommen» fra chatGPT ganske nådeløs både over Bjørkums skriv, og redaktørene som hadde sluppet det inn.
Den 9/12-2025 oversendte jeg chatGPT-utskriften til redaktørene. De ønsket meg velkommen til å skrive et debattinnlegg.
Jeg sendte inn en pdf 15/12, og ble bedt om Word-format, som ble ettersendt samme dag. Så ble det stille.
Den 15. mars tenkte jeg det var på tide å avslutte saken, og meddelte at «Jeg anser mitt innlegg som forkastet. Det er ikke lenger tilgjengelig for Forskersonen», og begynte jobben med å publisere her.
Jeg fikk en beklagelse fra ansvarlig redaktør/adm dir: «Det har vært en forglemmelse i juleinnspurten». Og jeg fikk et tilbud: «Hvis du ønsker kan jeg be debattredaktøren, som nå er på plass, ta en ny titt på innlegget ditt».
På det tidspunktet hadde jeg bestemt meg for å publisere her. Og jeg synes perspektivet er feil: Det burde være hvordan Forskersonen kan korrigere tabben som ble gjort ved å publisere et misvisende innlegg. Hvis mitt innlegg oppfattes som uegnet, burde det sees etter andre alternativer.