假设大气中的二氧化碳浓度会改变温度。
昨天,2月11日,是国际科学妇女和女童日,是探索科学家尤妮丝·牛顿·福特长期被忽视但具有开创性的气候发现的日子。
Foote于年7月17日出生于康涅狄格州戈申,名叫EuniceNewton,是一名美国业余科学家、发明家和妇女权利活动家,但长期以来,她对气候科学的贡献一直输给了历史。
Foote是第一位提出二氧化碳与全球变暖之间联系的科学家,他推测,改变大气中的二氧化碳浓度反过来会改变大气温度,从而改变气候。在JohnTyndall证明了大气二氧化碳和温室效应之间联系背后的物理学之前,她研究了三年。
年,退休石油地质学家RaySorensen在年的《科学发现年鉴》上发现了Foote的工作摘要。它详细介绍了她在年美国科学促进协会(AAAS)会议上发表的短篇论文《影响太阳光线热量的情况》。
实验设计和她的发现
Foote在年的论文中进行了实验,以解决之前向AAAS提出的一个科学问题,即太阳射线在地球表面的热量是否受到空气密度的影响。
在短篇半的时间内解释,她的实验使用了两个相同大小的玻璃管,其中她放置了一个温度计来测量它们的温度。在管子里装满氧气、干燥或潮湿的空气或碳酸气体(当时称为二氧化碳),她还使用空气泵从其中之一中去除气体,并将其压缩到另一个气体中。
然后,她把管子放在阳光下或阴凉处,测量了它们随时间的变化,发现含有水蒸气(潮湿空气)和二氧化碳的管子的温度上升高于含有正常空气的管子,冷却需要更长的时间。
她写道:“我发现太阳光线的最高效果是在碳酸[CO2]玻璃中。”“含有气体的接收器本身变得非常热——在拆卸后,冷却时间是其他接收器的长很多倍。”
尽管她的实验设计确实有很多局限性,但她的实验结果使Foote能够正确推断大气中的二氧化碳浓度与地球温度之间的关系。
她写道:“这种气体的大气层会给我们的地球带来高温,如果像一些人想象的那样,在其历史的某个时期,空气与地球混合的比例比现在更大,那么它自身作用和重量增加的温度必然会上升。”
当Foote在19世纪50年代进行实验时,大气中的二氧化碳水平约为百万分之(ppm),这意味着每百万个空气颗粒中就有个是二氧化碳。今天,大气中的二氧化碳浓度已攀升至创纪录的ppm以上。
尤妮丝·牛顿·福特的《影响太阳光线热量的情况》,发表在《美国科学与艺术杂志》(年)上。
傅立叶、福特和廷德尔
那么,她发现了温室效应吗?
在19世纪20年代,法国数学家兼物理学家约瑟夫·傅里尔计算出,如果只是被即将到来的太阳辐射加热,地球应该比现在冷得多。他认为地球大气层可能是一种绝缘体,这被广泛认为是现在被称为温室效应的第一个提案。
Foote是第一个明白,改变大气中某些气体的数量——如二氧化碳和水蒸气——可能会改变大气温度,从而改变气候。
她的论文于年发表在《美国科学与艺术杂志》上。史密森学会的约瑟夫·亨利代替她提交了Foote的论文,尽管由于当时允许女性在AAAS会议上发言,但不知道为什么要这样做。
Foote的实验不够复杂,无法隔离和检测温室效应背后的物理学。年,爱尔兰物理学家JohnTyndall直接展示了温室效应背后的物理基础,证明一些气体——如二氧化碳、甲烷和水蒸气——吸收并辐射来自地球表面的长波红外(热)辐射。
Foote的工作没有得到认可,也不知道Tyndall是否知道这一点。
重要的是要认识到Tyndall和Foote的情况大不相同。虽然Foote接受了正式的科学培训,在特洛伊女子神学院学习,并在附近的男子科学学院上课,但她是一名业余科学家,也是一个没有太多科学基础设施的国家的女性。Tyndall拥有马尔堡大学的博士学位,曾与当时一些最伟大的实验物理学家合作,并获得了最新的设备。
妇女权利活动家
Foote不仅是一名科学家;她还是妇女权利活动家。她出席了年在纽约塞内卡瀑布举行的美国第一届妇女权利大会。
年,纽约塞内卡瀑布情感宣言的签署正是在那里,提交了《情感宣言》——一份要求妇女在社会地位和法律权利(包括投票权)方面平等的文件。她是著名女权主义者ElizabethCadyStanton撰写的文件的签署人,也是准备出版大会记录的五名妇女之一。
Foote是IsaacNewton的远亲,嫁给了法官兼数学家ElishaFoote。他们有一个女儿MaryFoote,她成为了一名艺术家和作家。Eunice于年9月30日去世,享年69岁,被埋葬在纽约布鲁克林的Green-Wood公墓。
尽管Foot的工作在科学界已经多年没有得到认可,但年Sorensen调查结果的出版引起了公众对她迟来的认可。年制作了一部短片《尤妮丝》,讲述了她的发现和作为女科学家未被认真对待而奋斗的故事,并提交给了今年的SCINEMA国际科学电影节。
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