¿Cómo funciona un invernadero?

Gracias a la creciente preocupación por el cambio climático (a menudo llamado "calentamiento global") y al lenguaje que ha surgido en torno a esta preocupación, es probable que tantos los más jóvenes han escuchado términos como "el efecto invernadero" y "gases de efecto invernadero" que han estado dentro de un invernadero real o saben qué estructura de este tipo incluso es.

Un invernadero bien cuidado es un lugar pacífico y visualmente agradable para visitar o trabajar, aunque el ambiente quizás sea demasiado cálido y húmedo para el gusto de algunas personas. Sin embargo, las preocupaciones sobre los gases de efecto invernadero y sus efectos en el clima de la Tierra son todo menos atractivas, y las preocupaciones sobre el calentamiento global se vuelven más preocupantes cada año. Si bien los invernaderos reales no son responsables del efecto que lleva su nombre, los principios subyacentes constituyen un interesante estudio de algunos principios físicos básicos.

Un invernadero se llama así porque es una estructura destinada al cultivo de plantas, y la mayoría de las plantas son verdes, al menos en parte. Obviamente, también puede tener plantas dentro de su hogar, pero los invernaderos están construidos para maximizar la "comodidad" de las plantas. A modo de analogía, puede jugar baloncesto en un camino de asfalto con un solo aro improvisado, pero pocos argumentaría que esto es tan útil para mejorar su juego como una cancha cubierta de dos canastas en un nivel suelo.

¿Qué hace que un invernadero sea especial? Principalmente, es la cantidad de luz, la temperatura controlada y la cantidad de humedad fácilmente manipulable que reciben las plantas. Algunos invernaderos están dedicados a "cultivos" que no se comen y se utilizan solo de forma decorativa o para ocasiones especiales, como las flores. Otros presentan plantas que dan lugar a productos comestibles, como los tomates. Los invernaderos tienen techos de vidrio, que sirven tanto para admitir una gran cantidad de luz como para atrapar el calor dentro de la estructura. Cuando se pone el sol, el calor no se disipa tan rápido como lo hace al aire libre, lo que permite que florezcan las plantas que no toleran bien las noches frescas.

Desde el punto de vista de la física, lo que calienta un invernadero es lo mismo que calienta el interior de un automóvil en un día soleado. La luz infrarroja de longitud de onda más corta ingresa a la estructura a través del vidrio y, después de estos rayos invisibles pero cálidos, rebotan. alrededor, se convierten en energía electromagnética de longitud de onda más larga y tienden a permanecer adentro, siendo absorbidas por sus alrededores. Estos entornos, en un invernadero, incluyen las superficies frondosas de las plantas, que utilizan la luz solar para impulsar la fotosíntesis o la creación de glucosa (alimento) para obtener energía.

Los principales gases de efecto invernadero son el dióxido de carbono, el metano, el vapor de agua y el óxido nitroso. Estas moléculas de gas están conectadas más débilmente que la mayoría de las moléculas, de modo que cuando el calor las golpea, tienden a vibrar. Estas moléculas vibrantes liberan calor, gran parte del cual luego es absorbido por moléculas vecinas de gases de efecto invernadero. Este ciclo mantiene el aire de los alrededores inusualmente cálido.

La mayor parte de la atmósfera está formada por nitrógeno, que constituye más de las tres cuartas partes de la atmósfera, y oxígeno, que representa aproximadamente una quinta parte. Ambos gases incluyen dos átomos idénticos (N₂ y O₂). Los enlaces que mantienen unidas estas moléculas son estrechos y permiten poca vibración, por lo que no retienen bien el calor y, por lo tanto, no contribuyen significativamente a los efectos de invernadero.

Dióxido de carbono (CO₂): Las moléculas de dióxido de carbono constituyen solo una pequeña fracción de la atmósfera, pero sin embargo ejercen un efecto muy fuerte sobre el clima. Alrededor de mediados de la década de 1850, antes del comienzo de la Revolución Industrial y la consiguiente quema de carbón, la atmósfera contenía alrededor de 270 partes por millón de volumen (ppmv) de CO.₂. Este nivel ha aumentado constantemente a medida que la quema de carbón y otros combustibles fósiles, como la gasolina, han liberado más gas a la atmósfera. El co₂ El nivel en la atmósfera ahora es de aproximadamente 400 (ppmv), un aumento del 50 por ciento.

Quienes se oponen a la idea completa del cambio climático causado por el hombre pueden señalar el hecho de que el CO₂ constituye una fracción tan pequeña de la atmósfera, incluso en esta era de industria pesada, que no es posible que tenga efectos significativos sobre el clima. Esta es una idea que se populariza fácilmente, ya que tiene cierto sentido intuitivo. Pero también "tiene sentido" que un pequeño nivel de bacterias microscópicas en el torrente sanguíneo, que pesa mucho menos de un miligramo de total, no es posible que sea suficiente para causar una enfermedad grave, y que los niveles minúsculos de veneno de serpiente no pueden ser peligrosos o letal. Estas ideas son simplemente una tontería, por lo que la intuición, en la ciencia, puede ser una guía notoriamente pobre.

Metano (CH₄): El metano es un poderoso gas de efecto invernadero, con la capacidad de absorber mucho más calor, molécula por molécula, que el dióxido de carbono. Consta de un solo átomo de carbono unido a cuatro átomos de hidrógeno, CH₄, como CO₂, se encuentra en cantidades diminutas en la atmósfera, pero puede tener un impacto considerable en el calentamiento global. El gas metano es emitido por el ganado y, como la molécula más simple que califica como hidrocarburo, también se usa como combustible. Cuando se quema metano, se libera dióxido de carbono a la atmósfera como subproducto, lo que hace que el metano sea un contribuyente directo e indirecto al efecto invernadero.

Como se señaló, aunque solo una pequeña fracción de los gases en la atmósfera de la Tierra se califican como gases de efecto invernadero, estos tienen un efecto sustancial en el clima, ya sea que llegaron allí como resultado de procesos naturales o debido a ocupaciones. En algún momento durante el siglo XXI, es probable que la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera sea el doble de lo que era a principios de siglo. Los niveles de otros gases de efecto invernadero, principalmente metano y óxido nitroso, también están aumentando. La cantidad de gases de efecto invernadero aumenta en proporción a la cantidad de combustibles fósiles que se queman, lo que expulsa no solo gases de efecto invernadero sino también la contaminación del aire a la atmósfera. Los gases de efecto invernadero también llegan a la atmósfera desde otras fuentes. El ganado libera gas metano durante la digestión de los alimentos. Además, los procesos aparentemente benignos pueden contribuir con cantidades no triviales de CO₂ a la mezcla. Por ejemplo, como el cemento está hecho de piedra caliza, se libera dióxido de carbono.

Con más gases de efecto invernadero en la atmósfera, creando algo así como un techo invisible (similar a un invernadero real), es más probable que el calor pase hacia arriba. detenerse que salir de la atmósfera por completo, porque los gases de efecto invernadero adicionales absorben, y luego irradian, este calor como infrarrojos radiación. Una parte del calor se alejará de la Tierra, pero una parte será absorbida por las moléculas de gases de efecto invernadero cercanas y otra parte volverá a la superficie de la Tierra. Por lo tanto, a través de una variedad de mecanismos, a medida que se acumulan los gases de efecto invernadero, el planeta continúa calentándose. Los glaciares retroceden, el hielo en ambos polos de la Tierra se derrite, los océanos se calientan y se vuelven más ácidos, la nieve La cobertura mundial disminuye y los eventos climáticos catastróficos, como los huracanes, se vuelven más vulgar.

Hacer su propio invernadero no es un proyecto trivial, pero con suficiente ambición, no está más allá de los medios de una persona o grupo apasionado. Ya sea que desee proteger las plantas de verano en el invierno, obtenga una ventaja en las plantas de jardinería de primavera o simplemente aprenda un poco sobre horticultura de interior, puede configurarlo por unos pocos cientos de dólares estadounidenses hasta unos pocos mil.