Innhold
Takket være økende bekymring for klimaendringer (ofte kalt "global oppvarming") og språket som har dukket opp rundt denne bekymringen, er det sannsynlig at så mange yngre mennesker har hørt ord som "drivhuseffekten" og "klimagasser" enn det som har vært inne i et faktisk drivhus eller vet hva en slik struktur til og med er.
Et velstelt drivhus er et fredelig og visuelt behagelig sted å besøke eller jobbe, selv om miljøet kanskje er for varmt og fuktig for noen menneskers smak. Bekymringer om klimagasser og deres innvirkning på jordas klima er imidlertid alt annet enn forlokkende, og bekymringene for global oppvarming blir bekymringsfullere med året. Mens ekte drivhus ikke er ansvarlig for effekten som bærer deres navn, gir de underliggende prinsippene en interessant studie av noen grunnleggende fysiske prinsipper.
Hvordan fungerer et drivhus?
Et drivhus heter det fordi det er en struktur beregnet på dyrking av planter, og de fleste planter er grønne, i det minste delvis. Det er klart at du kan ha planter i hjemmet ditt, men drivhus er bygget for å maksimere "komforten" for planter. Som analogi kan du spille basketball på en asfaltoppkjørsel ved å bruke en enkelt provisorisk bøyle, men de færreste vil hevde at dette er like nyttig for å forbedre spillet ditt som en innendørs tokurvbane i plan etasje.
Hva gjør et drivhus spesielt? Primært er det mengden lys, den kontrollerte temperaturen og den lett manipulerte mengden fuktighet som planter mottar. Noen veksthus er dedikert til "avlinger" som ikke spises og brukes bare dekorativt eller til spesielle anledninger, for eksempel blomster. Andre har planter som gir opphav til spiselige produkter, for eksempel tomater. Drivhusene har glasshimling, som tjener til både å innrømme en høy mengde lys og felle varme inne i strukturen. Når solen går ned, forsvinner ikke varmen så raskt som den gjør utendørs, noe som gjør at planter som ikke tåler kjølige netter kan blomstre.
Fra et fysisk ståsted er det som varmer et drivhus det samme som varmer interiøret i en bil på en solrik dag. Infrarødt lys med kortere bølgelengde kommer inn i strukturen gjennom glasset, og etter at disse usynlige, men varme strålene spretter rundt, blir de elektromagnetisk energi med lengre bølgelengde og har en tendens til å holde seg inne og bli absorbert av omgivelsene. Disse omgivelsene, i et drivhus, inkluderer de grønne overflatene til planter, som bruker sollys for å drive fotosyntesen, eller å lage glukose (mat) for energi.
Hva er klimagasser?
De viktigste klimagassene er karbondioksid, metan, vanndamp og lystgass. Disse gassmolekylene er løsere koblet enn de fleste molekyler, slik at når varme slår dem, har de en tendens til å vibrere. Disse vibrerende molekylene frigjør varme, hvorav mye blir absorbert av nærliggende drivhusgassmolekyler. Denne syklusen holder luften i nærheten uvanlig varm.
Det meste av atmosfæren består av nitrogen, som utgjør over tre fjerdedeler av atmosfæren, og oksygen, som utgjør omtrent en femtedel. Begge disse gassene inkluderer to identiske atomer (N2 og O2). Bindingene som holder disse molekylene sammen er tette og tillater liten vibrasjon, slik at de ikke holder varmen godt og dermed ikke bidrar vesentlig til drivhuseffekter.
Karbondioksid (CO2): Karbondioksidmolekyler utgjør bare en liten brøkdel av atmosfæren, men de har likevel en veldig sterk effekt på klimaet. Rundt midten av 1850-årene, før begynnelsen av den industrielle revolusjonen og den påfølgende forbrenningen av kull, holdt atmosfæren rundt 270 deler per million volum (ppmv) CO2. Dette nivået har jevnlig steget etter hvert som forbrenningen av kull og andre fossile brensler, som bensin, har sluppet mer av gassen ut i atmosfæren. CO2 nivået i atmosfæren ligger nå på omtrent 400 (ppmv), en økning på 50 prosent.
Motstandere av hele ideen om menneskeskapt klimaendring kan peke på det faktum at CO2 utgjør en så liten brøkdel av atmosfæren, selv i denne tidsalderen for tung industri, at den umulig kan ha vesentlige effekter på klimaet. Dette er en lett popularisert ide, siden den gir en viss intuitiv mening. Men det "gir mening" at et lite nivå av mikroskopiske bakterier i blodomløpet, som veier langt mindre enn et milligram totalt, umulig kan være tilstrekkelig til å forårsake alvorlig sykdom, og at ørsmå nivåer av slangegift umulig kan være farlige eller dødelige.Disse ideene er helt klart tull, så intuisjon i vitenskap kan være en notorisk dårlig guide.
Metan (CH4): Metan er en kraftig klimagass, med en kapasitet til å absorbere betydelig mer varme, molekyl for molekyl, enn karbondioksid kan. Bestående av et enkelt karbonatom ble forbundet med fire hydrogenatomer, CH4, som CO2, finnes i små mengder i atmosfæren, men det kan ha en betydelig innvirkning på den globale oppvarmingen. Metangass slippes ut av husdyr, og som det enkleste molekylet som kvalifiserer som et hydrokarbon, brukes det også som drivstoff. Når metan brennes, frigjøres karbondioksid i atmosfæren som et biprodukt, noe som gjør metan til en direkte og indirekte bidragsyter til drivhuseffekten.
Drivhuseffekten over tid
Som nevnt, selv om bare en liten del av gassene i jordens atmosfære kvalifiserer som klimagasser, har disse en betydelig innvirkning på klima, enten de kom dit som et resultat av naturlige prosesser eller på grunn av menneskelige aktiviteter. En gang i løpet av det 21. århundre vil mengden karbondioksid i atmosfæren sannsynligvis være det dobbelte av hva det var på begynnelsen av århundret. Nivåene av andre klimagasser, hovedsakelig metan og lystgass, øker også. Mengden klimagasser øker i forhold til mengden fossile brensler som brennes, noe som ikke bare driver ut klimagasser, men også luftforurensning ut i atmosfæren. Klimagasser finner veien inn i atmosfæren fra andre kilder også. Husdyr frigjør metangass i løpet av fordøyelsen av mat. Tilsynelatende godartede prosesser kan bidra med ikke-trivielle mengder CO2 til blandingen. For eksempel, når sement er laget av kalkstein, frigjøres karbondioksid.
Med flere klimagasser i atmosfæren og skaper noe som et usynlig tak (ikke ulikt et ekte drivhus), er det mer sannsynlig at varme som passerer oppover blir stoppet enn å passere helt ut av atmosfæren, fordi de ekstra klimagassene absorberer og deretter utstråler , denne varmen som infrarød stråling. Noe av varmen vil gå bort fra jorden, men noe av den blir absorbert av nærliggende drivhusgassmolekyler, og noen vil tilbake til jordoverflaten igjen. Gjennom en rekke mekanismer, mens klimagasser samler seg, fortsetter planeten dermed å varme. Isbreer trekker seg tilbake, isen på begge jordens poler smelter, havene blir varme og blir syrligere, snødekket over hele verden blir mindre og katastrofale værhendelser som orkaner blir mer vanlig.
A Green Garden
Å lage ditt eget drivhus er ikke noe trivielt prosjekt, men med nok ambisjoner, er det ikke utenfor middelene til en lidenskapelig person eller gruppe. Enten du ønsker å beskytte sommerplanter om vinteren, få et forsprang på landskapsplanter på våren eller bare lære litt om innendørs hagebruk, kan du få et oppsett for alt fra noen hundre amerikanske dollar til noen tusen.