Kako deluje rastlinjak?

Zaradi vedno večje zaskrbljenosti glede podnebnih sprememb (pogosto imenovane "globalno segrevanje") in jezika, ki se je pojavil okoli te skrbi, je verjetno, da mlajši ljudje so slišali izraze, kot sta "učinek tople grede" in "toplogredni plini", kot so bili v dejanskem rastlinjaku, ali vedo, kakšna je takšna struktura je.

Dobro urejen rastlinjak je miren in vizualno prijeten kraj za obisk ali delo, čeprav je okolje morda preveč toplo in vlažno za okuse nekaterih ljudi. Zaskrbljenost glede toplogrednih plinov in njihovih učinkov na zemeljsko podnebje pa je vse prej kot privlačna, zaskrbljenost glede globalnega segrevanja pa iz leta v leto bolj zaskrbljujoča. Medtem ko pravi rastlinjaki niso odgovorni za učinek, ki nosi njihovo ime, osnovna načela omogočajo zanimivo študijo nekaterih osnovnih fizikalnih načel.

Rastlinjak je tako poimenovan, ker gre za strukturo, namenjeno gojenju rastlin, večina rastlin pa je vsaj deloma zelenih. Očitno lahko imate rastline tudi v svojem domu, vendar rastlinjaki so zgrajeni tako, da povečajo "udobje" rastlin. Po analogiji lahko igrate košarko na asfaltnem dovozu z enim samim improviziranim obročem, vendar le malo trdi, da je to tako koristno za izboljšanje vaše igre kot notranje igrišče z dvema košema na ravni tla.

V čem je rastlinjak poseben? V prvi vrsti gre za količino svetlobe, nadzorovano temperaturo in zlahka manipulirano količino vlage, ki jo rastline prejmejo. Nekateri rastlinjaki so namenjeni "pridelkom", ki jih ne jedo in se uporabljajo le dekorativno ali za posebne priložnosti, na primer cvetje. V drugih so rastline, ki dajejo užitne izdelke, na primer paradižnik. Rastlinjaki imajo steklene stropove, ki služijo tako za sprejemanje velike količine svetlobe kot za zadrževanje toplote znotraj konstrukcije. Ko sonce zaide, se toplota ne odvaja tako hitro kot na prostem, kar omogoča razcvet rastlinam, ki ne prenašajo hladnih noči.

S stališča fizike je tisto, kar ogreje rastlinjak, isto, kar ogreje notranjost avtomobila na sončen dan. Infrardeča svetloba krajše valovne dolžine vstopi v strukturo skozi steklo in po teh nevidni, a topli žarki poskočijo okoli postanejo elektromagnetna energija z daljšo valovno dolžino in ponavadi ostanejo v notranjosti, tako da jih absorbirajo okolice. Ta okolica v rastlinjaku vključuje listnate površine rastlin, ki s sončno svetlobo poganjajo fotosintezo ali ustvarjajo glukozo (hrano) za energijo.

Glavni toplogredni plini so ogljikov dioksid, metan, vodna para in dušikov oksid. Te molekule plinov so bolj ohlapno povezane kot večina molekul, tako da kadar jih zadene toplota, ponavadi vibrirajo. Te vibrirajoče molekule sproščajo toploto, ki jo veliko absorbirajo sosednje molekule toplogrednih plinov. Ta cikel ohranja zrak v bližini nenavadno topel.

Večino ozračja sestavljajo dušik, ki predstavlja več kot tri četrtine ozračja, in kisik, ki predstavlja približno petino. Oba plina vsebujeta dva enaka atoma (N₂ in O.₂). Vezi, ki držijo te molekule skupaj, so tesne in omogočajo malo vibracij, zato ne zadržujejo toplote dobro in zato ne prispevajo bistveno k učinkom tople grede.

Ogljikov dioksid (CO₂): Molekule ogljikovega dioksida tvorijo le majhen del ozračja, vendar kljub temu zelo močno vplivajo na podnebje. Okoli srede petdesetih let prejšnjega stoletja, pred začetkom industrijske revolucije in spremljajočega sežiganja premoga, je bilo v ozračju približno 270 delov na milijon prostornine (ppmv) CO₂. Ta raven je vztrajno naraščala, saj je izgorevanje premoga in drugih fosilnih goriv, ​​kot je bencin, sproščalo več plina v ozračje. CO₂ zdaj znaša približno 400 (ppmv), kar je 50-odstotno povečanje.

Nasprotniki celotne ideje človeških podnebnih sprememb lahko opozarjajo na dejstvo, da CO₂ predstavlja tako majhen del ozračja, tudi v tej dobi težke industrije, da ne more imeti pomembnih učinkov na podnebje. To je lahko popularizirana ideja, saj je v določeni meri intuitivna. Vendar je tudi "smiselno", da majhna raven mikroskopskih bakterij v krvnem obtoku, ki tehta veliko manj kot miligram v skupaj, nikakor ne more zadoščati za povzročanje resne bolezni in da majhne ravni kačjega strupa ne morejo biti nevarne oz smrtonosna. Te ideje so povsem nesmiselne, zato je intuicija v znanosti lahko zelo slabo vodilo.

Metan (CH₄): Metan je močan toplogredni plin z zmožnostjo absorpcije precej več toplote, molekule za molekulo, kot jo lahko ogljikov dioksid. Sestavljen iz enega samega ogljikovega atoma, povezanega s štirimi vodikovimi atomi, CH₄, kot je CO₂, se v ozračju nahaja v majhnih količinah, lahko pa znatno vpliva na globalno segrevanje. Plin metan oddaja živina in se kot najpreprostejša molekula, ki se šteje za ogljikovodik, uporablja tudi kot gorivo. Ko se metan izgori, se ogljikov dioksid sprosti v ozračje kot stranski produkt, tako da metan neposredno in posredno prispeva k učinku tople grede.

Kot smo že omenili, čeprav le majhni deli plinov v zemeljski atmosferi spadajo med toplogredne pline, ti bistveno vplivajo na podnebje, ne glede na to, ali so tja prišli zaradi naravnih procesov ali zaradi človeka dejavnosti. V 21. stoletju bo količina ogljikovega dioksida v ozračju verjetno dvakrat večja kot na začetku stoletja. Povečujejo se tudi ravni drugih toplogrednih plinov, predvsem metana in dušikovega oksida. Količina toplogrednih plinov narašča sorazmerno s količino izgorelih fosilnih goriv, ​​ki v ozračje ne izžene samo toplogrednih plinov, temveč tudi onesnaženje zraka. Toplogredni plini se v ozračje znajdejo tudi iz drugih virov. Živina sprošča plin metan med prebavo hrane. Poleg tega lahko na videz benigni procesi prispevajo netrivialne količine CO₂ mešanici. Na primer, ko je cement izdelan iz apnenca, se sprošča ogljikov dioksid.

Z več toplogrednimi plini v ozračju, ki ustvarjajo nekaj podobnega nevidnemu stropu (za razliko od pravega toplogrednega plina), je večja verjetnost, da gre toplota navzgor ustaviti, kot pa izhajati iz ozračja, ker dodatni toplogredni plini absorbirajo in nato oddajajo to toploto kot infrardeči sevanje. Nekaj ​​toplote se bo oddaljilo od Zemlje, nekaj pa jo bodo absorbirale bližnje molekule toplogrednih plinov, nekatere pa se bodo spet vrnile na površje Zemlje. Tako se planet skozi različne mehanizme, ko se kopičijo toplogredni plini, še naprej segreva. Ledeniki se umikajo, led na obeh polih Zemlje se topi, oceani se ogrejejo in postanejo bolj kisli, sneg pokritost po vsem svetu se zmanjšuje in katastrofalnih vremenskih pojavov, kot so orkani, postaja več vsakdanje.

Izdelava lastnega rastlinjaka ni nepomemben projekt, vendar z dovolj ambicioznosti ne presega možnosti strastne osebe ali skupine. Ne glede na to, ali želite v zimskem času zaščititi poletne rastline, si olajšajte pomladne rastline ali se preprosto naučite malo o vrtnarstvu v zaprtih prostorih, lahko postavite za nekaj sto ameriških dolarjev do nekaj tisoč