Zawartość
Dzięki rosnącym obawom dotyczącym zmian klimatu (często nazywanym „globalnym ociepleniem”) i językowi, który pojawił się wokół tej troski, prawdopodobne jest, że tak wielu młodych ludzi słyszało takie określenia, jak „efekt cieplarniany” i „gazy cieplarniane”, niż dotychczas w prawdziwej szklarni lub dowiedz się, czym jest taka struktura.
Zadbana szklarnia to spokojne i przyjemne wizualnie miejsce do odwiedzenia lub pracy, chociaż środowisko może być zbyt ciepłe i wilgotne dla niektórych osób. Obawy dotyczące gazów cieplarnianych i ich wpływu na klimat Ziemi są jednak kuszące, a obawy o globalne ocieplenie stają się coraz bardziej niepokojące z roku na rok. Podczas gdy prawdziwe szklarnie nie są odpowiedzialne za efekt noszący ich nazwę, podstawowe zasady stanowią interesujące badanie niektórych podstawowych zasad fizycznych.
Jak działa szklarnia?
Szklarnia jest tak nazwana, ponieważ jest to struktura przeznaczona do uprawy roślin, a większość roślin jest zielona, przynajmniej częściowo. Oczywiście możesz mieć rośliny również w domu, ale szklarnie są zbudowane tak, aby zmaksymalizować „komfort” roślin. Analogicznie możesz grać w koszykówkę na asfaltowym podjeździe za pomocą pojedynczego prowizorycznego obręcza, ale niewielu twierdzi, że jest to tak samo pomocne w poprawianiu gry, jak halowe boisko z dwoma koszami na poziomej podłodze.
Co wyróżnia szklarnię? Przede wszystkim jest to ilość światła, kontrolowana temperatura i łatwo manipulowana ilość wilgoci otrzymywanej przez rośliny. Niektóre szklarnie poświęcone są „uprawom”, które nie są zjadane i są wykorzystywane wyłącznie do dekoracji lub na specjalne okazje, takie jak kwiaty. Inne zawierają rośliny, które dają początek produktom jadalnym, takim jak pomidory. Szklarnie mają szklane sufity, które służą zarówno do wpuszczania dużej ilości światła, jak i zatrzymywania ciepła wewnątrz konstrukcji. Kiedy słońce zachodzi, ciepło nie rozprasza się tak szybko, jak na zewnątrz, dzięki czemu rośliny, które nie tolerują dobrze chłodnych nocy, dobrze się rozwijają.
Z fizycznego punktu widzenia to, co ogrzewa szklarnię, to to samo, co ogrzewa wnętrze samochodu w słoneczny dzień. Światło podczerwone o krótszej długości fali wchodzi do struktury przez szkło, a po odbiciu się tych niewidzialnych, ale ciepłych promieni, stają się one energią elektromagnetyczną o większej długości fali i mają tendencję do pozostawania wewnątrz, pochłaniając się przez otoczenie. Te otoczenie, w szklarni, obejmuje liściaste powierzchnie roślin, które wykorzystują światło słoneczne do napędzania fotosyntezy lub tworzenia glukozy (pożywienia) na potrzeby energii.
Co to są gazy cieplarniane?
Głównymi gazami cieplarnianymi są dwutlenek węgla, metan, para wodna i podtlenek azotu. Te cząsteczki gazu są luźniej połączone niż większość cząsteczek, więc gdy uderzy je ciepło, mają tendencję do wibrowania. Te wibrujące cząsteczki uwalniają ciepło, z którego większość jest następnie absorbowana przez sąsiednie cząsteczki gazów cieplarnianych. Cykl ten utrzymuje powietrze w pobliżu niezwykle ciepłe.
Większość atmosfery składa się z azotu, który stanowi ponad trzy czwarte atmosfery, i tlenu, który stanowi około jednej piątej. Oba te gazy zawierają dwa identyczne atomy (N2 i O2). Wiązania utrzymujące te cząsteczki razem są szczelne i pozwalają na niewielkie wibracje, więc nie zatrzymują dobrze ciepła, a zatem nie przyczyniają się znacząco do efektów cieplarnianych.
Dwutlenek węgla (CO2): Cząsteczki dwutlenku węgla stanowią tylko niewielką część atmosfery, ale mimo to wywierają bardzo silny wpływ na klimat. Około połowy lat 50. XIX wieku, przed rozpoczęciem rewolucji przemysłowej i towarzyszącym jej spalaniem węgla, atmosfera utrzymywała około 270 części na milion objętości (ppmv) CO2. Poziom ten stale rośnie, ponieważ spalanie węgla i innych paliw kopalnych, takich jak benzyna, uwalnia więcej gazu do atmosfery. CO2 poziom w atmosferze wynosi teraz około 400 (ppmv), co stanowi 50-procentowy wzrost.
Przeciwnicy całej idei zmian klimatu spowodowanych przez człowieka mogą wskazywać na fakt, że CO2 stanowi tak niewielką część atmosfery, nawet w dobie przemysłu ciężkiego, że nie może mieć znaczącego wpływu na klimat. Jest to pomysł łatwo spopularyzowany, ponieważ ma on pewien intuicyjny sens. Ale „ma to również sens”, że niewielki poziom mikroskopijnych bakterii we krwi, ważący w sumie znacznie mniej niż miligram, nie może prawdopodobnie wystarczyć do spowodowania poważnej choroby i że niewielkie poziomy jadu węża nie mogą być niebezpieczne ani śmiertelne.Te pomysły są po prostu nonsensowne, więc intuicja w nauce może być bardzo kiepskim przewodnikiem.
Metan (CH4): Metan jest silnym gazem cieplarnianym, o zdolności do pochłaniania znacznie więcej ciepła, cząsteczki dla cząsteczki, niż może dwutlenek węgla. Składa się z jednego atomu węgla połączonego z czterema atomami wodoru, CH4, jak CO2, występuje w niewielkich ilościach w atmosferze, ale może mieć znaczny wpływ na globalne ocieplenie. Metan jest emitowany przez zwierzęta gospodarskie i jako najprostsza cząsteczka, która kwalifikuje się jako węglowodór, jest również wykorzystywany jako paliwo. Podczas spalania metanu dwutlenek węgla uwalnia się do atmosfery jako produkt uboczny, dzięki czemu metan jest bezpośrednim i pośrednim czynnikiem przyczyniającym się do efektu cieplarnianego.
Efekt cieplarniany w czasie
Jak wspomniano, nawet jeśli tylko niewielka część gazów w atmosferze ziemskiej kwalifikuje się jako gazy cieplarniane, mają one znaczący wpływ na klimat, niezależnie od tego, czy dotarły tam w wyniku procesów naturalnych, czy w wyniku działalności człowieka. Kiedyś w XXI wieku ilość dwutlenku węgla w atmosferze prawdopodobnie będzie dwa razy większa niż na początku wieku. Wzrastają również poziomy innych gazów cieplarnianych, głównie metanu i podtlenku azotu. Ilość gazów cieplarnianych rośnie proporcjonalnie do ilości spalanych paliw kopalnych, co wydala nie tylko gazy cieplarniane, ale także zanieczyszczenie powietrza do atmosfery. Gazy cieplarniane przedostają się do atmosfery również z innych źródeł. Zwierzęta gospodarskie uwalniają gazowy metan podczas trawienia żywności. Ponadto pozornie łagodne procesy mogą przyczyniać się do nietrywialnych ilości CO2 do miksu. Na przykład, ponieważ cement jest wytwarzany z wapienia, uwalniany jest dwutlenek węgla.
Przy większej ilości gazów cieplarnianych w atmosferze, tworząc coś w rodzaju niewidocznego sufitu (podobnie jak prawdziwa szklarnia), ciepło przechodzące w górę jest bardziej prawdopodobne, że zostanie zatrzymane niż wydostanie się z atmosfery, ponieważ dodatkowe gazy cieplarniane pochłaniają, a następnie promieniują , to ciepło jako promieniowanie podczerwone. Część ciepła oddali się od Ziemi, ale część zostanie pochłonięta przez pobliskie molekuły gazów cieplarnianych, a niektóre powrócą na powierzchnię Ziemi. Tak więc, poprzez różnorodne mechanizmy, w miarę gromadzenia się gazów cieplarnianych, planeta nadal się ociepla. Lodowce cofają się, lód topnieje na obu biegunach Ziemi, oceany są ciepłe i stają się bardziej kwaśne, pokrywa śnieżna na całym świecie jest zmniejszona, a katastrofalne zjawiska pogodowe, takie jak huragany, stają się bardziej powszechne.
Szklarnia przydomowa
Stworzenie własnej szklarni nie jest trywialnym projektem, ale przy wystarczającej ambicji nie wykracza poza namiętną osobę lub grupę. Niezależnie od tego, czy chcesz chronić rośliny letnie w zimie, uzyskać przewagę w wiosennych roślinach ogrodniczych, czy po prostu dowiedzieć się czegoś o ogrodnictwie w pomieszczeniach, możesz uzyskać konfigurację za kilkaset dolarów amerykańskich do kilku tysięcy.