เรือนกระจกทำงานอย่างไร?

จากความกังวลที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (มักเรียกว่า "ภาวะโลกร้อน") และภาษาที่ผุดขึ้นมาเกี่ยวกับความกังวลนี้ เป็นไปได้ว่าหลาย ๆ คน คนหนุ่มสาวเคยได้ยินคำว่า "ปรากฏการณ์เรือนกระจก" และ "ก๊าซเรือนกระจก" มากกว่าที่เคยอยู่ในเรือนกระจกจริงๆ หรือรู้ว่าโครงสร้างดังกล่าวเป็นอย่างไร คือ.

เรือนกระจกที่ได้รับการดูแลเป็นอย่างดีเป็นสถานที่ท่องเที่ยวหรือทำงานที่สงบและสวยงาม แม้ว่าสภาพแวดล้อมอาจอบอุ่นและชื้นมากเกินไปสำหรับรสนิยมของคนบางคน อย่างไรก็ตาม ความกังวลเกี่ยวกับก๊าซเรือนกระจกและผลกระทบต่อสภาพอากาศของโลกนั้นเป็นสิ่งที่น่าดึงดูดใจ และความกังวลเกี่ยวกับภาวะโลกร้อนเริ่มน่าเป็นห่วงมากขึ้นทุกปี แม้ว่าโรงเรือนจริงจะไม่รับผิดชอบต่อผลกระทบที่มีชื่อของมัน แต่หลักการพื้นฐานนั้นทำให้การศึกษาหลักการทางกายภาพพื้นฐานบางอย่างน่าสนใจ

เรือนกระจกตั้งชื่ออย่างนั้นเพราะเป็นโครงสร้างสำหรับปลูกพืช และพืชส่วนใหญ่เป็นสีเขียว อย่างน้อยก็บางส่วน แน่นอนว่าคุณสามารถมีต้นไม้ในบ้านได้เช่นกัน แต่เรือนกระจกก็ถูกสร้างขึ้นเพื่อเพิ่ม "ความสบาย" ของพืชให้มากที่สุด โดยการเปรียบเทียบ คุณสามารถเล่นบาสเก็ตบอลบนทางลาดยางแอสฟัลต์โดยใช้ห่วงชั่วคราวเพียงอันเดียว แต่มีน้อย จะโต้แย้งว่าสิ่งนี้มีประโยชน์ในการปรับปรุงเกมของคุณในฐานะสนามในร่มแบบสองตะกร้าในระดับ ชั้น.

อะไรทำให้เรือนกระจกมีความพิเศษ? โดยพื้นฐานแล้ว มันคือปริมาณของแสง อุณหภูมิที่ควบคุมได้ และปริมาณความชื้นที่พืชได้รับซึ่งจัดการได้ง่าย โรงเรือนบางแห่งมีไว้สำหรับ "พืชผล" ที่ไม่ได้รับประทานและใช้เฉพาะในการตกแต่งหรือในโอกาสพิเศษ เช่น ดอกไม้ ส่วนอื่นๆ มีลักษณะเป็นพืชที่ก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่กินได้ เช่น มะเขือเทศ เรือนกระจกมีเพดานกระจกซึ่งรับแสงปริมาณมากและกักความร้อนภายในโครงสร้าง เมื่อพระอาทิตย์ตกดิน ความร้อนจะไม่หายไปอย่างรวดเร็วเหมือนกับที่กลางแจ้ง ทำให้พืชที่ไม่สามารถทนต่ออากาศเย็นในคืนที่อากาศหนาวเย็นได้เติบโตได้ดี

จากมุมมองทางฟิสิกส์ สิ่งที่ทำให้เรือนกระจกอุ่นขึ้นก็เหมือนกับการทำให้ภายในรถอบอุ่นในวันที่มีแดดจ้า แสงอินฟราเรดความยาวคลื่นสั้นจะเข้าสู่โครงสร้างผ่านกระจก และหลังจากที่แสงที่มองไม่เห็นแต่อบอุ่นเหล่านี้สะท้อนกลับ bounc รอบ ๆ พวกมันกลายเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าความยาวคลื่นที่ยาวกว่าและมีแนวโน้มที่จะอยู่ภายในโดยถูกดูดซับโดย สภาพแวดล้อม สภาพแวดล้อมเหล่านี้ ในเรือนกระจก รวมถึงพื้นผิวที่เป็นใบของพืช ซึ่งใช้แสงแดดเพื่อขับเคลื่อนการสังเคราะห์ด้วยแสง หรือการสร้างกลูโคส (อาหาร) เพื่อเป็นพลังงาน

ก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญ ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน ไอน้ำ และไนตรัสออกไซด์ โมเลกุลของก๊าซเหล่านี้เชื่อมต่อกันอย่างหลวม ๆ มากกว่าโมเลกุลส่วนใหญ่ ดังนั้นเมื่อความร้อนตกกระทบพวกมัน พวกมันจึงมีแนวโน้มที่จะสั่นสะเทือน โมเลกุลที่สั่นสะเทือนเหล่านี้จะปล่อยความร้อน ซึ่งส่วนใหญ่แล้วจะถูกดูดซับโดยโมเลกุลของก๊าซเรือนกระจกที่อยู่ใกล้เคียง วัฏจักรนี้ทำให้อากาศในบริเวณใกล้เคียงอบอุ่นผิดปกติ

บรรยากาศส่วนใหญ่ประกอบด้วยไนโตรเจน ซึ่งประกอบเป็นบรรยากาศมากกว่าสามในสี่ และออกซิเจนซึ่งมีสัดส่วนประมาณหนึ่งในห้า ก๊าซทั้งสองนี้มีอะตอมเหมือนกันสองอะตอม (N₂ และ O₂). พันธะที่ยึดโมเลกุลเหล่านี้ไว้ด้วยกันแน่นและทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเพียงเล็กน้อย จึงไม่เก็บความร้อนได้ดี และด้วยเหตุนี้จึงไม่ส่งผลต่อภาวะเรือนกระจกอย่างมีนัยสำคัญ

คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂): โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเพียงส่วนเล็กๆ ของชั้นบรรยากาศ แต่พวกมันยังส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อสภาพอากาศ ราวกลางทศวรรษ 1850 ก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรมเริ่มต้นและการเผาถ่านหินของเจ้าหน้าที่ บรรยากาศเก็บ CO ได้ประมาณ 270 ส่วนต่อล้าน (ppmv)₂. ระดับนี้เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการเผาไหม้ถ่านหินและเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่นๆ เช่น น้ำมันเบนซิน ได้ปล่อยก๊าซออกสู่ชั้นบรรยากาศมากขึ้น CO₂ ระดับในบรรยากาศตอนนี้อยู่ที่ประมาณ 400 (ppmv) เพิ่มขึ้น 50 เปอร์เซ็นต์

ฝ่ายตรงข้ามของแนวคิดทั้งหมดเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดจากมนุษย์อาจชี้ไปที่ข้อเท็จจริงที่ว่าCO₂ ประกอบขึ้นเป็นเศษเสี้ยวของชั้นบรรยากาศ แม้ในยุคอุตสาหกรรมหนักนี้ ซึ่งไม่อาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อสภาพอากาศได้ นี่เป็นแนวคิดที่ได้รับความนิยมอย่างง่ายดาย เพราะมันทำให้เข้าใจได้ง่ายในระดับหนึ่ง แต่ก็ยัง "สมเหตุสมผล" เช่นกันที่แบคทีเรียระดับจุลภาคในกระแสเลือดในระดับเล็กๆ ที่มีน้ำหนักน้อยกว่ามิลลิกรัมมาก ทั้งหมดไม่อาจเพียงพอที่จะทำให้เกิดโรคร้ายแรงได้ และพิษงูในระดับเล็กน้อยนั้นไม่อาจเป็นอันตรายได้หรือ ร้ายแรง ความคิดเหล่านี้ไร้สาระมาก ดังนั้นในทางวิทยาศาสตร์ สัญชาตญาณอาจเป็นแนวทางที่ไม่ดีนัก

มีเทน (CH₄): มีเธนเป็นก๊าซเรือนกระจกที่ทรงพลัง มีความสามารถในการดูดซับความร้อน โมเลกุลสำหรับโมเลกุลได้มากกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนเดี่ยวที่เชื่อมกับอะตอมไฮโดรเจนสี่อะตอม CH₄เช่น CO like₂พบในปริมาณเล็กน้อยในชั้นบรรยากาศ แต่อาจมีผลกระทบอย่างมากต่อภาวะโลกร้อน ปศุสัตว์ปล่อยก๊าซมีเทน และเนื่องจากเป็นโมเลกุลที่ง่ายที่สุดที่มีคุณสมบัติเป็นไฮโดรคาร์บอน จึงใช้เป็นเชื้อเพลิง เมื่อก๊าซมีเทนถูกเผา ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศเป็นผลพลอยได้ ทำให้มีเทนเป็นสาเหตุทั้งทางตรงและทางอ้อมที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก

ดังที่กล่าวไว้ แม้ว่าจะมีเพียงเศษเสี้ยวของก๊าซในชั้นบรรยากาศของโลกเท่านั้นที่เข้าข่ายเป็นก๊าซเรือนกระจก สิ่งเหล่านี้ มีผลกระทบอย่างมากต่อสภาพภูมิอากาศไม่ว่าจะไปถึงที่นั่นโดยเป็นผลมาจากกระบวนการทางธรรมชาติหรือโดยมนุษย์ow กิจกรรม. ในช่วงศตวรรษที่ 21 ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศมีแนวโน้มที่จะเป็นสองเท่าของช่วงต้นศตวรรษ ระดับของก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นมีเทนและไนตรัสออกไซด์ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ปริมาณก๊าซเรือนกระจกเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของปริมาณเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ถูกเผา ซึ่งไม่เพียงแต่ขับก๊าซเรือนกระจกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงมลพิษทางอากาศสู่ชั้นบรรยากาศด้วย ก๊าซเรือนกระจกก็เข้าสู่บรรยากาศจากแหล่งอื่นเช่นกัน ปศุสัตว์ปล่อยก๊าซมีเทนในระหว่างการย่อยอาหาร นอกจากนี้ กระบวนการที่ดูเหมือนไม่เป็นพิษเป็นภัยสามารถทำให้เกิด CO. ในปริมาณที่ไม่สำคัญ₂ เพื่อผสม ตัวอย่างเช่น เนื่องจากซีเมนต์ทำจากหินปูน คาร์บอนไดออกไซด์จึงถูกปล่อยออกมา

ด้วยก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศที่มากขึ้น ทำให้เกิดสิ่งที่คล้ายกับเพดานที่มองไม่เห็น (ไม่ต่างจากเรือนกระจกจริง) ความร้อนจะผ่านขึ้นไปข้างบนได้ ที่จะหยุดได้ดีกว่าที่จะผ่านออกจากชั้นบรรยากาศโดยสิ้นเชิงเพราะก๊าซเรือนกระจกเพิ่มเติมดูดซับแล้วแผ่ความร้อนนี้เป็นอินฟราเรด รังสี ความร้อนบางส่วนจะพุ่งออกจากโลก แต่บางส่วนจะถูกดูดซับโดยโมเลกุลก๊าซเรือนกระจกที่อยู่ใกล้เคียง และบางส่วนจะกลับสู่พื้นผิวโลกอีกครั้ง ดังนั้น ด้วยกลไกที่หลากหลาย ในขณะที่ก๊าซเรือนกระจกสะสม โลกยังคงอุ่นขึ้น ธารน้ำแข็งลดน้อยลง น้ำแข็งที่ขั้วโลกทั้งสองละลาย มหาสมุทรอุ่นและเป็นกรดมากขึ้น หิมะ ครอบคลุมทั่วโลกลดลงและเหตุการณ์สภาพอากาศเลวร้ายเช่นพายุเฮอริเคนมีมากขึ้น ธรรมดา.

การทำเรือนกระจกของคุณเองไม่ใช่โครงการเล็กๆ แต่ด้วยความทะเยอทะยานที่เพียงพอ มันไม่ได้อยู่เหนือวิถีของคนหรือกลุ่มคนที่มีความกระตือรือร้น ไม่ว่าคุณต้องการที่จะปกป้องพืชฤดูร้อนในฤดูหนาว เริ่มต้นการปลูกพืชสวนในฤดูใบไม้ผลิหรือเพียงแค่เรียนรู้ เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับพืชสวนในร่ม คุณสามารถจัดเตรียมสถานที่ใดก็ได้ตั้งแต่ไม่กี่ร้อยเหรียญสหรัฐไปจนถึงไม่กี่ดอลลาร์ พัน.