Зміст
Завдяки зростаючій занепокоєнню щодо зміни клімату (часто його називають "глобальним потеплінням") та мови, що виникла навколо цього занепокоєння, ймовірно, що стільки молодих людей почули такі терміни, як "парниковий ефект" та "парникові гази", ніж раніше всередині фактичної теплиці або знайте, що таке структура.
Доглянута теплиця - це спокійне та візуально приємне місце для відвідування чи роботи, хоча навколишнє середовище, можливо, занадто тепле та вологе на смак деяких народів. Однак стурбованість парниковими газами та їх впливом на клімат Землі є все іншим, але не викликає занепокоєння, а занепокоєння щодо глобального потепління з кожним роком стають все більшими. Хоча справжні парники не відповідають за ефект, який носить їх ім'я, основні принципи сприяють цікавому вивченню деяких основних фізичних принципів.
Як працює теплиця?
Теплиця так називається тому, що її структура призначена для вирощування рослин, а більшість рослин зелені, принаймні частково. Очевидно, ви можете мати рослини і в своєму будинку, але теплиці побудовані для максимального «комфорту» рослин. За аналогією, ви можете грати в баскетбол на асфальтовій доріжці, використовуючи один імпровізований обруч, але мало хто стверджує, що це так само корисно для поліпшення вашої гри, як критий корт з двома кошиками на рівні поверху.
Що робить парник особливим? Перш за все, це кількість світла, контрольована температура і легко маніпульована кількість вологи, яку отримують рослини. Деякі теплиці присвячені «урожаям», які не їдять і використовуються лише декоративно або для особливих випадків, наприклад, квітів. Інші представлені рослинами, які дають їстівні продукти, наприклад, помідори. Теплиці мають скляні стелі, які служать обом пропускати велику кількість світла і захоплювати тепло всередині конструкції. Коли сонце сходить, тепло не розсіюється так само швидко, як на відкритому повітрі, що дозволяє рослинам, які не переносять прохолодних ночей, добре процвітати.
З точки зору фізики, те, що обігріває теплицю, - це те саме, що у сонячний день зігріває салон автомобіля. Інфрачервоне світло короткої хвилі надходить у структуру через скло, і після того, як ці невидимі, але теплі промені відскакують навколо, вони перетворюються на електромагнітну енергію довшої хвилі і, як правило, залишаються всередині, поглинаючись оточенням. Ці оточення, в оранжереї, включають листяні поверхні рослин, які використовують сонячне світло для руху фотосинтезу, або створення глюкози (їжі) для отримання енергії.
Що таке парникові гази?
Основні парникові гази - це вуглекислий газ, метан, водяна пара та оксид азоту. Ці молекули газу є більш вільно пов'язані, ніж більшість молекул, так що при нанесенні тепла вони мають тенденцію вібрувати. Ці вібраційні молекули виділяють тепло, значна частина якого потім поглинається сусідніми молекулами парникових газів. Цей цикл зберігає повітря поблизу незвично теплого.
Більша частина атмосфери складається з азоту, який становить понад три чверті атмосфери, і кисню, який становить близько однієї п’ятої. Обидва ці гази включають два однакових атома (N2 і О2). Зв'язки, що тримають ці молекули разом, тісні і дозволяють мати невеликі вібрації, тому вони не добре утримують тепло і, отже, не сприяють значному парниковому впливу.
Вуглекислий газ (СО)2): Молекули вуглекислого газу складають лише невелику частину атмосфери, але вони все-таки дуже сильно впливають на клімат. Приблизно в середині 1850-х років, до початку промислової революції та припливного спалювання вугілля, атмосфера містила близько 270 частин на мільйон об'ємів (ppmv) CO2. Цей рівень постійно зростає, коли спалювання вугілля та інших викопних палив, таких як бензин, викидає більше атмосфери в атмосферу. CO2 рівень атмосфери зараз становить близько 400 (проміле), 50-відсоткове збільшення.
Противники всієї ідеї зміни клімату, спричиненої людиною, можуть вказувати на те, що СО2 навіть у цей період важкої промисловості становить таку невелику частину атмосфери, що вона не може мати суттєвого впливу на клімат. Це легко популяризована ідея, оскільки вона має певну інтуїтивність. Але також "має сенс" те, що крихітний рівень мікроскопічних бактерій у крові, вагою в цілому набагато менше міліграма, не може бути достатнім для спричинення серйозних захворювань, і що крихітний рівень отрути змії не може бути небезпечним чи смертельним.Ці ідеї є просто дурницею, тому інтуїція в науці може бути сумно поганим посібником.
Метан (СН4): Метан - це потужний парниковий газ, здатний поглинати значно більше тепла, молекули для молекули, ніж вуглекислий газ. Складається з одного атома вуглецю, приєднаного до чотирьох атомів водню, СН4, як CO2, знаходиться в невеликій кількості атмосфери, але це може мати значний вплив на глобальне потепління. Газ метану виділяється худобою, і, як найпростіша молекула, яка кваліфікується як вуглеводень, він також використовується як паливо. При спалюванні метану вуглекислий газ виділяється в атмосферу як побічний продукт, роблячи метан як прямим, так і непрямим внеском парникового ефекту.
Парниковий ефект з часом
Як зазначалося, навіть якщо лише невеликі частки газів в атмосфері Землі є кваліфікованими як парникові гази, вони мають істотний вплив на клімат, незалежно від того, потрапили вони внаслідок природних процесів або внаслідок людської діяльності. Десь протягом 21 століття кількість вуглекислого газу в атмосфері, ймовірно, буде вдвічі більшим, ніж було на початку століття. Рівень інших парникових газів, головним чином метану та оксиду азоту, також зростає. Кількість парникових газів збільшується пропорційно кількості викопного палива, яке викидає в атмосферу не тільки парникові гази, але й забруднення повітря. Парникові гази потрапляють в атмосферу і з інших джерел. Худоба звільняє газ метану в процесі перетравлення їжі. До того ж, здавалося б, доброякісні процеси можуть сприяти нетривіальній кількості СО2 до суміші. Наприклад, як цемент виготовляється з вапняку, виділяється вуглекислий газ.
Коли більше парникових газів в атмосфері створює щось на кшталт невидимої стелі (не на відміну від справжньої теплиці), тепло, що проходить вгору, швидше зупиняється, ніж взагалі виходить з атмосфери, оскільки додаткові парникові гази поглинають, а потім випромінюють. , це тепло як інфрачервоне випромінювання. Частина тепла відправиться від Землі, але частина її поглинеться довколишніми молекулами парникових газів, а частина знову повернеться до поверхні Землі. Таким чином, через різноманітні механізми у міру накопичення парникових газів планета продовжує гріти. Льодовики відступають, лід на обох полюсах Землі тане, океани нагріваються і стають кислими, сніговий покрив у всьому світі зменшується, а катастрофічні погодні явища, такі як урагани, стають більш звичними явищами.
Теплиця на задньому дворі
Створення власної теплиці - це не тривіальний проект, але з достатньою амбіцією це не виходить за межі пристрасної людини чи групи. Незалежно від того, чи хочете ви захистити літні рослини в зимовий час, почати вечірню роботу з озеленення весни або просто дізнатися трохи про садівництво в приміщенні, ви зможете придбати місця від кількох сотень доларів до декількох тисяч.