温室效应的发现

200年前（1824年）著名的法国数学家约瑟夫·傅立叶曾提出过一个理论猜想：「地球的温度可以通过大气层的介入而升高，因为处于光状态的热量在穿透空气时所遇到的阻力要小于转化为非光热量时再进入空气的阻力」。

“这颗行星不断沉浸在太阳的辐射中，这种辐射穿透了空气、大地和水体；其元素在各个方向上分散，变化方向，且渗透到地球的质量中，如果获得的热量没有通过从表面所有点发出的热量精确地平衡，那么它的温度会越来越高，并通过天空扩散。” ——《热的分析理论》，约瑟夫·傅里叶

换句话说，傅立叶已经认识到太阳光辐射的热量可能会有一部分被空气保留下来。

1856年，美国的女性科学家尤尼斯·牛顿·富特（ Eunice Newton Foot）发表论文，认为二氧化碳含量上升可能会增加大气温度并影响气候。这在当时普遍还歧视女性参与科学研究的背景下，是一个非常了不起的成就。

《影响太阳光线热量的情况》(1856)，美国科学与艺术杂志

时间来到1859年，著名的爱尔兰物理学家约翰·丁达尔最早用实验方法证明了温室效应。他用一种古早版本的「热辐射测量装置」，成功测量不同气体成分对红外辐射吸收能力的强度。

这里还有一个小插曲，丁达尔在研究空气中的辐射热时，需要创造一种不包含浮尘和其他微粒的「洁净」空气环境。实验过程中，他用强光照射实验管内的空气来检查样本空气是否足够洁净，这个实验过程产生一个研究的副产品，就是大家熟悉的丁达尔效应。

丁达尔当时所使用的热辐射测量仪器

关于丁达尔效应可以再介绍一下，当我们看到稀松的云层缝隙之中透过的光柱，很容易被误认为是丁达尔现象，但其实这种情况多属于米式散射（Mie scattering）。关于瑞丽散射、米式散射和丁达尔效应的区分，我在一个叫“科学笔记”的网站上找打了一个简单易懂的解释:

瑞利散射、丁达尔效应和米氏散射都涉及光的散射，但涉及的颗粒大小不同。三种散射中，波长较长（红色）的光被透射，而波长较短（蓝色）的光被反射。

• 当颗粒比可见光的波长（400 到 750 纳米）小得多时，就会发生瑞利散射。例如，天空是蓝色的原因是由于瑞利散射，因为微粒是氮和氧的微小分子。
• 当粒子大小与光的波长差不多或更小时，就会产生丁达尔效应。单个颗粒的范围从 40 纳米到 900 纳米不等。
• 米氏散射发生在颗粒呈球形，大小与光波长相同或远大于光波长的情况下。例如，低层大气中的气溶胶对光的散射使太阳周围区域呈现白色。当光线穿过含有水滴的云层时产生的明显可见光路也是由于米氏散射造成的。

以上形成的“云隙光”实际上是米氏散射