როგორ მუშაობს სათბური?

კლიმატის ცვლილებასთან დაკავშირებული მზარდი შეშფოთების (ხშირად "გლობალური დათბობის" სახელწოდებით) და ამ პრობლემის გარშემო აღმოცენებული ენის წყალობით, სავარაუდოდ, ახალგაზრდებმა მოისმინეს ტერმინები, როგორიცაა "სათბურის ეფექტი" და "სათბური გაზები", ვიდრე ეს იყო სინამდვილეში სათბურის ან იციან თუ რა სტრუქტურა არის

კარგად მოვლილი სათბური არის მშვიდობიანი და ვიზუალურად სასიამოვნო ადგილი დასათვალიერებლად ან სამუშაოდ, თუმცა გარემო ალბათ ზედმეტად თბილი და ტენიანია ზოგიერთი ადამიანის გემოვნებისთვის. სათბურის გაზებთან დაკავშირებული შეშფოთება და მათი გავლენა დედამიწის კლიმატზე, სხვა არაფერია, გარდა იმისა, რომ მაცდურია და წლობით უფრო მეტად აწუხებს გლობალური დათბობის პრობლემა. მიუხედავად იმისა, რომ ნამდვილი სათბურები არ არიან პასუხისმგებელნი იმ ეფექტისთვის, რომელიც მათ სახელს ატარებს, ძირითადი პრინციპები რამდენიმე ძირითადი ფიზიკური პრინციპის საინტერესო შესწავლას ითვალისწინებს.

სათბურს ასე უწოდებენ, რადგან ის სტრუქტურაა გამიზნული მცენარეების მოსაშენებლად და მცენარეების უმეტესობა მწვანეა, ნაწილობრივ მაინც. ცხადია, თქვენ შეიძლება გქონდეთ მცენარეები თქვენს სახლშიც, მაგრამ სათბურები აშენებულია მცენარეთა მაქსიმალურად "კომფორტისთვის". ანალოგიის მიხედვით, თქვენ შეგიძლიათ კალათბურთის თამაში ასფალტის სავალ ნაწილზე, ერთი იმპროვიზირებული ჰოოპის გამოყენებით, მაგრამ ცოტას ამტკიცებს, რომ ეს ისეთივე სასარგებლოა თქვენი თამაშის გასაუმჯობესებლად, როგორც დახურული, ორი კალათის კორტი დონეზე იატაკი

რით არის გამორჩეული სათბური? პირველ რიგში, ეს არის სინათლის რაოდენობა, კონტროლირებადი ტემპერატურა და ადვილად მანიპულირებული ტენიანობის მცენარეები. ზოგიერთი სათბური ეძღვნება "კულტურებს", რომლებიც არ არის ნაჭამი და გამოიყენება მხოლოდ დეკორატიულად ან სპეციალური შემთხვევებისთვის, მაგალითად, ყვავილები. სხვა დანარჩენი მცენარეები გამოირჩევა საკვები პროდუქტებით, მაგალითად, პომიდორით. სათბურები აქვს მინის ჭერი, რომელიც ემსახურება როგორც მაღალი სინათლის აღიარებას, ასევე სითბოს ხაფანგში სტრუქტურის შიგნით. მზის ჩასვლისთანავე სითბო არ იშლება ისე სწრაფად, როგორც გარეთ, რაც საშუალებას აძლევს მცენარეებს, რომლებიც კარგად არ იტანენ გრილ ღამეებს.

ფიზიკის თვალსაზრისით, ის, რაც ათბობს სათბურს, იგივეა, რაც მზიან დღეს ათბობს მანქანის ინტერიერს. მოკლე ტალღის სიგრძის ინფრაწითელი შუქი მინაში შედის სტრუქტურაში და ამ უხილავი, მაგრამ თბილი სხივების ნახტომის შემდეგ გარშემო, ისინი უფრო გრძელი ტალღის სიგრძის ელექტრომაგნიტური ენერგია ხდებიან და, როგორც წესი, შიგნით რჩებიან და ითვისებენ მათ შემოგარენი. ამ გარემოში, სათბურის პირობებში, შედის მცენარეთა ფოთლოვანი ზედაპირი, რომლებიც იყენებენ მზის სხივებს ფოტოსინთეზის დასაწყებად, ან ენერგიისთვის გლუკოზის (საკვების) შექმნას.

სათბურის ძირითადი გაზებია ნახშირორჟანგი, მეთანი, წყლის ორთქლი და აზოტის ოქსიდი. ეს გაზის მოლეკულები უფრო თავისუფლად არის დაკავშირებული, ვიდრე მოლეკულების უმეტესობა, ასე რომ, როდესაც მათ სითბო ეცემა, ისინი ვიბრაციას განიცდიან. ეს ვიბრაციული მოლეკულები ათავისუფლებენ სითბოს, რომლის დიდ ნაწილს შემდეგ ითვისებენ მეზობელი სათბურის გაზის მოლეკულები. ეს ციკლი ახლომახლო ჰაერს უჩვეულოდ თბილს ინარჩუნებს.

ატმოსფეროს უმეტესი ნაწილი შედგება აზოტისგან, რომელიც ატმოსფეროს სამ მეოთხედზე მეტს შეადგენს და ჟანგბადისგან, რომელიც დაახლოებით მეხუთედს შეადგენს. ორივე ამ გაზში შედის ორი ერთნაირი ატომი (N₂ და ო₂). ამ მოლეკულების ერთობლივი კავშირები მჭიდროა და მცირე ვიბრაციას იძლევა, ამიტომ ისინი კარგად არ ინარჩუნებენ სითბოს და, შესაბამისად, მნიშვნელოვნად არ უწყობენ ხელს სათბურის ეფექტებს.

ნახშირორჟანგი (CO₂): ნახშირორჟანგის მოლეკულები ატმოსფეროს მხოლოდ მცირე ნაწილს შეადგენს, მაგრამ ისინი ძალიან ძლიერ გავლენას ახდენენ კლიმატზე. დაახლოებით 1850-იანი წლების შუა პერიოდში, ინდუსტრიული რევოლუციის დაწყებამდე და ნახშირის თანმდევი დამწვრობით, ატმოსფეროში დაახლოებით 270 ნაწილი იყო მილიონი მოცულობის CO (ppmv) CO₂. ეს დონე სტაბილურად მოიმატა, რადგან ნახშირის და სხვა წიაღისეული საწვავის დაწვამ, მაგალითად ბენზინმა, გაზი გაატარა ატმოსფეროში. კომპანია₂ ატმოსფეროში დონე დაახლოებით 400 (ppmv) შეადგენს, რაც 50 პროცენტით მეტია.

ადამიანის მიერ გამოწვეული კლიმატის ცვლილების მთელი იდეის მოწინააღმდეგეებმა შეიძლება მიუთითონ ის ფაქტი, რომ CO₂ ატმოსფეროს იმდენად მცირე ნაწილს ქმნის, მძიმე ინდუსტრიის დროსაც კი, რომ მას არ შეუძლია მნიშვნელოვანი გავლენა მოახდინოს კლიმატზე. ეს არის ადვილად პოპულარიზებული იდეა, რადგან მას გარკვეული ინტუიციური აზრი აქვს. მაგრამ ასევე "აზრი აქვს", რომ მიკროსკოპული ბაქტერიების მცირე დონეა სისხლში, წონაში მილიგრამზე ნაკლებია საერთო ჯამში, არ შეიძლება საკმარისი აღმოჩნდეს სერიოზული დაავადების გამოსაწვევად და რომ გველის შხამის მცირე დონე არ შეიძლება იყოს საშიში ან მომაკვდინებელი ეს იდეები აშკარად სისულელეა, ამიტომ ინტუიცია, მეცნიერებაში, შეიძლება ცნობილ ცუდი სახელმძღვანელო იყოს.

მეთანი (CH₄): მეთანი არის ძლიერი სათბური გაზი, რომელსაც შეუძლია გაცილებით მეტი სითბოს ათვისება, მოლეკულის მოლეკულა, ვიდრე ნახშირორჟანგი. ნახშირბადის ერთი ატომისგან შედგებოდა, რომელიც შეუერთდა წყალბადის ოთხ ატომს, CH₄, ისევე როგორც CO₂, მცირე რაოდენობით გვხვდება ატმოსფეროში, მაგრამ ამან შეიძლება მნიშვნელოვანი გავლენა მოახდინოს გლობალურ დათბობაზე. მეთანის გაზი გამოიყოფა პირუტყვის მიერ და, როგორც უმარტივესი მოლეკულა, რომელიც ნახშირწყალბადს ახასიათებს, იგი ასევე გამოიყენება როგორც საწვავი. მეთანის დაწვისას ნახშირორჟანგი გამოიყოფა ატმოსფეროში, როგორც სუბპროდუქტი, რის შედეგადაც მეთანი ხდება პირდაპირი და არაპირდაპირი წვლილი სათბურის ეფექტში.

როგორც აღინიშნა, მიუხედავად იმისა, რომ დედამიწის ატმოსფეროში არსებული აირების მხოლოდ მცირე ფრაქციები ახდენენ სათბურის გაზების კვალიფიკაციას, ესენია მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს კლიმატზე, იქ მოხვდნენ ისინი ბუნებრივი პროცესების შედეგად თუ ადამიანის გამო საქმიანობის. დაახლოებით XXI საუკუნის განმავლობაში, ნახშირორჟანგის რაოდენობა ატმოსფეროში სავარაუდოდ ორჯერ მეტია, ვიდრე საუკუნის დასაწყისში. იზრდება სხვა სათბურის გაზების, ძირითადად მეთანის და აზოტის ოქსიდის დონეები. სათბურის გაზების რაოდენობა იზრდება დამწვარი წიაღისეული საწვავის რაოდენობის შესაბამისად, რაც არა მხოლოდ სათბურის გაზებს, არამედ ატმოსფეროში ჰაერის დაბინძურებას გამოდევნის. სათბურის გაზები ატმოსფეროში სხვა წყაროებიდან იღებენ გზას. პირუტყვი გამოყოფს მეთანის გაზს საკვების მონელების პროცესში. გარდა ამისა, ერთი შეხედვით კეთილთვისებიანმა პროცესებმა შეიძლება შეუწყოს CO ტრივიალური რაოდენობით₂ მიქსამდე. მაგალითად, რადგან ცემენტი მზადდება კირქვისგან, გამოიყოფა ნახშირორჟანგი.

ატმოსფეროში მეტი სათბურის გაზებით, რაც ქმნის უხილავი ჭერის (არა განსხვავდება ნამდვილი სათბურისგან), სითბოს გადიდება ზემოთ უნდა შეჩერდეს, ვიდრე საერთოდ ატმოსფეროდან გასვლა, რადგან დამატებითი სათბური გაზები ამ სითბოს შთანთქავს და შემდეგ ასხივებს ინფრაწითელს გამოსხივება. სითბოს ნაწილი დედამიწას მოშორდება, მაგრამ ნაწილი შეიწოვება ახლომდებარე სათბურის გაზის მოლეკულების მიერ, ნაწილი კი კვლავ დაბრუნდება დედამიწის ზედაპირზე. ამრიგად, სხვადასხვა მექანიზმების საშუალებით, სათბურის გაზების დაგროვების შედეგად, პლანეტა თბილდება. მყინვარები უკან იხევენ, ყინული დედამიწის ორივე პოლუსზე დნება, ოკეანეები თბილი ხდება და უფრო მჟავე ხდება, თოვლი მსოფლიოში დაფარვა მცირდება და ამინდის კატასტროფული მოვლენები, როგორიცაა ქარიშხლები, უფრო მეტად ხდება ბანალურობა.

საკუთარი სათბურის დამზადება არ არის წვრილმანი პროექტი, მაგრამ საკმარისი ამბიციით, ეს არ აღემატება მგზნებარე ადამიანის ან ჯგუფის შესაძლებლობებს. გსურთ ზაფხულის მცენარეების დაცვა ზამთარში, დაიწყეთ გაზაფხულის გამწვანების მცენარეები ან უბრალოდ ისწავლეთ ცოტა რამ შიდა მებაღეობის შესახებ, შეგიძლიათ მიიღოთ პარამეტრი, სადმე რამდენიმე ასეული აშშ დოლარიდან რამდენიმეამდე ათასი