เนื้อหา
ด้วยความกังวลที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (มักเรียกว่า "ภาวะโลกร้อน") และภาษาที่ได้เด้งแล้วขึ้นมาเกี่ยวกับความกังวลนี้มีแนวโน้มว่าคนหนุ่มสาวจำนวนมากเคยได้ยินคำว่า "ปรากฏการณ์เรือนกระจก" และ "ก๊าซเรือนกระจก" มากกว่าที่เคยเป็น ภายในเรือนกระจกจริงหรือรู้ว่าโครงสร้างดังกล่าวเป็นเช่นไร
เรือนกระจกที่ได้รับการดูแลเป็นอย่างดีเป็นสถานที่ที่เงียบสงบและน่าเพลิดเพลินในการเยี่ยมชมหรือทำงานแม้ว่าสภาพแวดล้อมอาจอบอุ่นและชื้นเกินไปสำหรับบางคน อย่างไรก็ตามความกังวลเกี่ยวกับก๊าซเรือนกระจกและผลกระทบต่อสภาพอากาศของโลกนั้นเป็นเรื่องที่น่าสนใจและความกังวลเกี่ยวกับภาวะโลกร้อนนั้นน่าเป็นห่วงมากขึ้นในปีนี้ ในขณะที่เรือนกระจกที่แท้จริงไม่รับผิดชอบต่อผลกระทบที่มีชื่อของพวกเขาหลักการพื้นฐานทำให้การศึกษาที่น่าสนใจของหลักการทางกายภาพพื้นฐานบางอย่าง
เรือนกระจกทำงานอย่างไร
เรือนกระจกได้รับการตั้งชื่ออย่างนั้นเพราะโครงสร้างที่มีไว้สำหรับปลูกพืชและพืชส่วนใหญ่เป็นสีเขียวอย่างน้อยก็ในบางส่วน เห็นได้ชัดว่าคุณสามารถมีพืชในบ้านของคุณได้เช่นกัน แต่โรงเรือนถูกสร้างขึ้นเพื่อเพิ่มความสะดวกสบายของพืช โดยวิธีการเปรียบเทียบคุณสามารถเล่นบาสเก็ตบอลบนถนนแอสฟัลต์โดยใช้ห่วงชั่วคราวเพียงเล็กน้อย แต่มีเพียงไม่กี่คนที่ยืนยันว่าสิ่งนี้มีประโยชน์ในการปรับปรุงเกมของคุณให้เป็นสนามในร่มสองตะกร้าในระดับชั้น
อะไรทำให้เรือนกระจกมีความพิเศษ? ในขั้นต้นมันคือปริมาณของแสงอุณหภูมิที่ควบคุมและปริมาณความชื้นที่พืชได้รับอย่างง่ายดาย เรือนกระจกบางแห่งอุทิศให้กับ "พืชผล" ที่ไม่ได้กินและใช้เพื่อการตกแต่งเท่านั้นหรือสำหรับโอกาสพิเศษเช่นดอกไม้ ในขณะที่บางชนิดมีพืชที่ให้ผลตอบแทนสูงเช่นมะเขือเทศ เรือนกระจกมีเพดานกระจกซึ่งให้ทั้งแสงและความร้อนดักจับภายในโครงสร้างจำนวนมาก เมื่อพระอาทิตย์ตกดินความร้อนจะไม่หายไปอย่างรวดเร็วเช่นเดียวกับที่อยู่นอกอาคารทำให้พืชที่ไม่ยอมทนต่อความหนาวเย็นในเวลากลางคืน
จากมุมมองทางฟิสิกส์สิ่งที่ทำให้เรือนกระจกอุ่นคือสิ่งเดียวกันกับที่ทำให้ภายในรถอุ่นขึ้นในวันที่มีแดด แสงอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าจะเข้าสู่โครงสร้างผ่านกระจกและหลังจากรังสีที่มองไม่เห็น แต่อบอุ่นเหล่านี้จะกระเด็นไปรอบ ๆ พวกมันจะกลายเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นยาวขึ้นและมีแนวโน้มที่จะอยู่ข้างใน สภาพแวดล้อมเหล่านี้ในเรือนกระจกรวมถึงพื้นผิวของพืชที่ใช้แสงแดดในการสังเคราะห์แสงหรือสร้างกลูโคส (อาหาร) ให้เป็นพลังงาน
ก๊าซเรือนกระจกคืออะไร?
ก๊าซเรือนกระจกหลักคือคาร์บอนไดออกไซด์มีเธนไอน้ำและไนตรัสออกไซด์ โมเลกุลของก๊าซเหล่านี้มีการเชื่อมต่ออย่างหลวม ๆ มากกว่าโมเลกุลส่วนใหญ่ดังนั้นเมื่อความร้อนกระทบพวกเขาพวกเขามักจะสั่นสะเทือน โมเลกุลที่สั่นสะเทือนเหล่านี้ปล่อยความร้อนซึ่งส่วนใหญ่ถูกดูดซับโดยโมเลกุลของก๊าซเรือนกระจกที่อยู่ใกล้เคียง รอบนี้ทำให้อากาศในบริเวณใกล้เคียงอบอุ่นผิดปกติ
บรรยากาศส่วนใหญ่ประกอบด้วยไนโตรเจนซึ่งประกอบไปด้วยสามในสี่ของชั้นบรรยากาศและออกซิเจนซึ่งคิดเป็นประมาณหนึ่งในห้า ก๊าซทั้งสองนี้มีอะตอมที่เหมือนกันสองตัว (N2 และ O2) พันธะที่ยึดโมเลกุลเหล่านี้เข้าด้วยกันจะทำให้แน่นและทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเล็กน้อยดังนั้นจึงไม่สามารถเก็บความร้อนได้ดีและดังนั้นจึงไม่มีส่วนสำคัญต่อปรากฏการณ์เรือนกระจก
ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2): โมเลกุลของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเพียงส่วนเล็กน้อยของชั้นบรรยากาศ แต่พวกมันก็ยังคงมีผลกระทบที่รุนแรงต่อสภาพอากาศ ประมาณกลางปี 1850 ก่อนการเริ่มต้นของการปฏิวัติอุตสาหกรรมและผู้ดูแลการเผาไหม้ถ่านหินบรรยากาศถือประมาณ 270 ส่วนต่อล้านปริมาตร (ppmv) ของ CO2. ระดับนี้เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการเผาไหม้ถ่านหินและเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่น ๆ เช่นน้ำมันเบนซินได้ปล่อยก๊าซมากขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ บริษัท2 ระดับในบรรยากาศตอนนี้อยู่ที่ประมาณ 400 (ppmv) เพิ่มขึ้น 50 เปอร์เซ็นต์
ฝ่ายตรงข้ามของความคิดทั้งหมดของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดจากมนุษย์อาจชี้ไปที่ความจริงที่ว่า2 ประกอบขึ้นเป็นส่วนเล็ก ๆ ของบรรยากาศแม้ในยุคอุตสาหกรรมหนักนี้ซึ่งมันไม่สามารถมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อสภาพภูมิอากาศ นี่เป็นความคิดที่ได้รับความนิยมอย่างง่ายเนื่องจากมันมีความรู้สึกที่เข้าใจง่าย แต่มันก็ยัง "สมเหตุสมผล" ที่แบคทีเรียระดับจุลภาคขนาดเล็กในกระแสเลือดซึ่งมีน้ำหนักน้อยกว่าหนึ่งมิลลิกรัมโดยรวมไม่สามารถพอเพียงที่จะก่อให้เกิดโรคร้ายแรงและพิษงูระดับเล็ก ๆ ไม่สามารถเป็นอันตรายหรือเป็นอันตรายได้ความคิดเหล่านี้เป็นเรื่องไร้สาระอย่างชัดเจนดังนั้นสัญชาตญาณทางวิทยาศาสตร์จึงอาจเป็นแนวทางที่ไม่ดี
มีเทน (CH4): มีเทนเป็นก๊าซเรือนกระจกที่ทรงพลังโดยมีความสามารถในการดูดซับความร้อนโมเลกุลสำหรับโมเลกุลได้มากกว่าคาร์บอนไดออกไซด์สามารถ ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนเดี่ยวเข้าร่วมกับไฮโดรเจนสี่อะตอม CH4เช่น CO2พบได้ในปริมาณเล็กน้อยในบรรยากาศ แต่อาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อภาวะโลกร้อน ก๊าซมีเทนนั้นถูกปล่อยออกมาโดยปศุสัตว์และในฐานะที่เป็นโมเลกุลที่ง่ายที่สุดที่มีคุณสมบัติเหมือนไฮโดรคาร์บอนก็ใช้เป็นเชื้อเพลิงเช่นกัน เมื่อก๊าซมีเทนถูกเผาไหม้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศเป็นผลพลอยได้ทำให้มีเทนเป็นทั้งผู้สนับสนุนโดยตรงและโดยอ้อมต่อภาวะเรือนกระจก
ปรากฏการณ์เรือนกระจกเมื่อเวลาผ่านไป
ตามที่ระบุไว้แม้ว่าเพียงเล็กน้อยของก๊าซในชั้นบรรยากาศของโลกมีคุณสมบัติเป็นก๊าซเรือนกระจก แต่สิ่งเหล่านี้มีผลกระทบอย่างมากต่อสภาพอากาศไม่ว่าจะเกิดขึ้นจากกระบวนการทางธรรมชาติหรือจากกิจกรรมของมนุษย์ บางครั้งในช่วงศตวรรษที่ 21 ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศน่าจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในช่วงต้นศตวรรษ ระดับของก๊าซเรือนกระจกอื่น ๆ ส่วนใหญ่มีเทนและไนตรัสออกไซด์ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ปริมาณก๊าซเรือนกระจกเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของปริมาณเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ถูกเผาซึ่งไม่เพียง แต่จะทำให้เกิดก๊าซเรือนกระจกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงมลพิษทางอากาศสู่ชั้นบรรยากาศด้วย ก๊าซเรือนกระจกหาทางเข้าสู่ชั้นบรรยากาศจากแหล่งอื่นด้วย ปศุสัตว์ปล่อยก๊าซมีเทนในกระบวนการย่อยอาหาร นอกจากนี้กระบวนการที่ไม่เป็นพิษเป็นภัยดูเหมือนว่าสามารถมีส่วนร่วมในปริมาณที่ไม่สำคัญของ CO2 เพื่อผสม ตัวอย่างเช่นซีเมนต์ทำจากหินปูนปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
เมื่อมีก๊าซเรือนกระจกมากขึ้นในชั้นบรรยากาศการสร้างสิ่งที่คล้ายเพดานที่มองไม่เห็น (ไม่เหมือนกับเรือนกระจกจริง) ความร้อนที่ผ่านขึ้นไปจะหยุดลงมากกว่าที่จะผ่านออกจากชั้นบรรยากาศไปด้วยกันเพราะก๊าซเรือนกระจกเพิ่มเติมดูดซับ ความร้อนนี้เป็นรังสีอินฟราเรด ความร้อนบางส่วนจะมุ่งหน้าออกไปจากโลก แต่บางส่วนก็จะถูกดูดซับโดยโมเลกุลของก๊าซเรือนกระจกในบริเวณใกล้เคียงและบางส่วนจะกลับสู่พื้นผิวโลกอีกครั้ง ดังนั้นด้วยกลไกที่หลากหลายเช่นเมื่อก๊าซเรือนกระจกสะสมมากขึ้นดาวเคราะห์ก็ยังคงอบอุ่นอยู่ ธารน้ำแข็งลดลงน้ำแข็งที่ขั้วทั้งสองของโลกละลายมหาสมุทรที่อบอุ่นและมีสภาพเป็นกรดมากขึ้นหิมะปกคลุมทั่วโลกก็ลดลงและเหตุการณ์สภาพอากาศที่รุนแรงเช่นพายุเฮอริเคนกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้น
เรือนกระจกหลังบ้าน
การสร้างเรือนกระจกของคุณเองไม่ใช่โครงการเล็ก ๆ น้อย ๆ แต่ด้วยความทะเยอทะยานที่เพียงพอมันไม่ได้เกินความหมายของบุคคลหรือกลุ่มที่หลงใหล ไม่ว่าคุณต้องการปกป้องพืชฤดูร้อนในช่วงฤดูหนาวเริ่มต้นในการจัดสวนในฤดูใบไม้ผลิหรือเรียนรู้เกี่ยวกับพืชสวนในร่มเพียงเล็กน้อยคุณสามารถเริ่มต้นการตั้งค่าได้ทุกที่ตั้งแต่ดอลลาร์สหรัฐไปจนถึงสองสามพันดอลลาร์