Wie funktioniert ein Gewächshaus?

Dank der wachsenden Besorgnis über den Klimawandel (oft als "globale Erwärmung" bezeichnet) und der Sprache, die um diese Besorgnis aufgetaucht ist, ist es wahrscheinlich, dass genauso viele Jüngere Leute haben Begriffe wie "Treibhauseffekt" und "Treibhausgase" gehört als in einem echten Gewächshaus oder wissen, was eine solche Struktur überhaupt ist structure ist.

Ein gepflegtes Gewächshaus ist ein friedlicher und optisch ansprechender Ort zum Besuchen oder Arbeiten, obwohl die Umgebung für den Geschmack einiger Leute vielleicht zu warm und feucht ist. Die Besorgnis über Treibhausgase und ihre Auswirkungen auf das Erdklima ist jedoch alles andere als verlockend, und die Besorgnis über die globale Erwärmung wird von Jahr zu Jahr besorgniserregender. Während echte Gewächshäuser nicht für den Effekt verantwortlich sind, der ihren Namen trägt, bieten die zugrunde liegenden Prinzipien eine interessante Studie über einige grundlegende physikalische Prinzipien.

Ein Gewächshaus wird so genannt, weil es eine Struktur für den Anbau von Pflanzen ist und die meisten Pflanzen zumindest teilweise grün sind. Natürlich können Sie auch Pflanzen in Ihrem Haus haben, aber Gewächshäuser sind so gebaut, dass sie den "Komfort" der Pflanzen maximieren. Als Analogie können Sie Basketball auf einer asphaltierten Auffahrt mit einem einzigen provisorischen Reifen spielen, aber nur wenige würde argumentieren, dass dies zur Verbesserung Ihres Spiels genauso hilfreich ist wie ein Hallenplatz mit zwei Körben auf einer Ebene Fußboden.

Was macht ein Gewächshaus besonders? In erster Linie ist es die Lichtmenge, die kontrollierte Temperatur und die leicht manipulierbare Feuchtigkeitsmenge, die Pflanzen erhalten. Einige Gewächshäuser widmen sich "Pflanzen", die nicht gegessen werden und nur dekorativ oder für besondere Anlässe wie Blumen verwendet werden. Andere enthalten Pflanzen, aus denen essbare Produkte wie Tomaten entstehen. Gewächshäuser haben Glasdecken, die sowohl eine hohe Lichtmenge einlassen als auch Wärme im Inneren der Struktur speichern. Wenn die Sonne untergeht, verflüchtigt sich die Hitze nicht so schnell wie im Freien, sodass Pflanzen gedeihen, die kühle Nächte nicht gut vertragen.

Was ein Gewächshaus wärmt, ist physikalisch gesehen das gleiche, was an einem sonnigen Tag den Innenraum eines Autos wärmt. Infrarotlicht mit kürzerer Wellenlänge dringt durch das Glas in die Struktur ein und prallt nach diesen unsichtbaren, aber warmen Strahlen zurück herum werden sie zu längerwelliger elektromagnetischer Energie und neigen dazu, im Inneren zu bleiben und von ihrem. absorbiert zu werden Umfeld. Zu diesen Umgebungen in einem Gewächshaus gehören die belaubten Oberflächen von Pflanzen, die Sonnenlicht verwenden, um die Photosynthese anzutreiben oder Glukose (Nahrung) zur Energiegewinnung zu erzeugen.

Die wichtigsten Treibhausgase sind Kohlendioxid, Methan, Wasserdampf und Lachgas. Diese Gasmoleküle sind lockerer verbunden als die meisten Moleküle, sodass sie bei Hitzeeinwirkung zu Schwingungen neigen. Diese schwingenden Moleküle setzen Wärme frei, die dann zum Großteil von benachbarten Treibhausgasmolekülen aufgenommen wird. Dieser Zyklus hält die Luft in der Umgebung ungewöhnlich warm.

Der größte Teil der Atmosphäre besteht aus Stickstoff, der über drei Viertel der Atmosphäre ausmacht, und Sauerstoff, der etwa ein Fünftel ausmacht. Beide Gase enthalten zwei identische Atome (N₂ und O₂). Die Bindungen, die diese Moleküle zusammenhalten, sind fest und lassen wenig Vibrationen zu, sodass sie die Wärme nicht gut speichern und daher nicht wesentlich zum Treibhauseffekt beitragen.

Kohlendioxid (CO₂): Kohlendioxid-Moleküle machen nur einen winzigen Bruchteil der Atmosphäre aus, haben aber dennoch einen sehr starken Einfluss auf das Klima. Um die Mitte der 1850er Jahre, vor dem Beginn der industriellen Revolution und der damit verbundenen Kohleverbrennung, enthielt die Atmosphäre etwa 270 Teile pro Million Volumen (ppmv) CO .₂. Dieser Wert ist stetig gestiegen, da durch die Verbrennung von Kohle und anderen fossilen Brennstoffen wie Benzin mehr Gas in die Atmosphäre freigesetzt wurde. Das CO₂ Der Gehalt in der Atmosphäre liegt jetzt bei etwa 400 (ppmv), ein Anstieg um 50 Prozent.

Gegner der gesamten Idee des vom Menschen verursachten Klimawandels mögen darauf hinweisen, dass CO₂ macht selbst im Zeitalter der Schwerindustrie einen so kleinen Anteil der Atmosphäre aus, dass er unmöglich signifikante Auswirkungen auf das Klima haben kann. Dies ist eine leicht zu popularisierende Idee, da sie einen gewissen intuitiven Sinn ergibt. Aber es "macht auch Sinn", dass eine winzige Menge mikroskopisch kleiner Bakterien im Blutkreislauf mit einem Gewicht von weit weniger als einem Milligramm in insgesamt, kann unmöglich ausreichen, um eine ernsthafte Krankheit zu verursachen, und dass winzige Mengen an Schlangengift unmöglich gefährlich sein können oder tödlich. Diese Ideen sind schlichtweg Unsinn, daher kann Intuition in der Wissenschaft ein notorisch schlechter Führer sein.

Methan (CH₄): Methan ist ein starkes Treibhausgas, das Molekül für Molekül deutlich mehr Wärme aufnehmen kann als Kohlendioxid. Bestehend aus einem einzelnen Kohlenstoffatom, das mit vier Wasserstoffatomen verbunden ist, CH₄, wie CO₂, kommt in winzigen Mengen in der Atmosphäre vor, kann aber einen erheblichen Einfluss auf die globale Erwärmung haben. Methangas wird von Nutztieren emittiert und als einfachstes Molekül, das als Kohlenwasserstoff zu qualifizieren ist, auch als Kraftstoff verwendet. Bei der Verbrennung von Methan wird Kohlendioxid als Nebenprodukt in die Atmosphäre freigesetzt, wodurch Methan sowohl direkt als auch indirekt zum Treibhauseffekt beiträgt.

Obwohl nur ein winziger Bruchteil der Gase in der Erdatmosphäre als Treibhausgase gelten, gelten diese einen erheblichen Einfluss auf das Klima haben, sei es durch natürliche Prozesse oder durch den Menschen Aktivitäten. Irgendwann im 21. Jahrhundert wird die Kohlendioxidmenge in der Atmosphäre wahrscheinlich doppelt so hoch sein wie zu Beginn des Jahrhunderts. Auch andere Treibhausgase, vor allem Methan und Lachgas, nehmen zu. Die Menge der Treibhausgase steigt proportional zur Menge der verbrannten fossilen Brennstoffe, wodurch nicht nur Treibhausgase, sondern auch Luftverschmutzung in die Atmosphäre ausgestoßen wird. Auch aus anderen Quellen gelangen Treibhausgase in die Atmosphäre. Tiere setzen bei der Verdauung von Nahrung Methangas frei. Darüber hinaus können scheinbar harmlose Prozesse nicht-triviale Mengen an CO. beitragen₂ zur Mischung. Wenn beispielsweise Zement aus Kalkstein hergestellt wird, wird Kohlendioxid freigesetzt.

Mit mehr Treibhausgasen in der Atmosphäre, die so etwas wie eine unsichtbare Decke schaffen (ähnlich einem echten Gewächshaus), ist es wahrscheinlicher, dass die Wärme nach oben strömt zu stoppen, als die Atmosphäre ganz zu verlassen, weil die zusätzlichen Treibhausgase diese Wärme absorbieren und dann als Infrarot abstrahlen Strahlung. Ein Teil der Wärme wird von der Erde weggeleitet, ein Teil wird jedoch von nahegelegenen Treibhausgasmolekülen absorbiert und ein Teil wird wieder an die Erdoberfläche zurückkehren. Daher erwärmt sich der Planet durch eine Vielzahl von Mechanismen weiter, während sich Treibhausgase ansammeln. Gletscher gehen zurück, Eis an beiden Erdpolen schmilzt, die Ozeane erwärmen und werden saurer, Schnee die weltweite Abdeckung wird verringert und katastrophale Wetterereignisse wie Hurrikane werden mehr alltäglich.

Ein eigenes Gewächshaus zu bauen ist kein triviales Projekt, aber mit genug Ehrgeiz ist es nicht über die Mittel einer leidenschaftlichen Person oder Gruppe hinaus. Egal, ob Sie Sommerpflanzen im Winter schützen möchten, einen Vorsprung bei der Landschaftsgestaltung im Frühling haben oder einfach nur lernen möchten ein wenig über den Indoor-Gartenbau, Sie können ein Set-up für ein paar hundert US-Dollar bis hin zu einigen wenigen machen tausend.