فرادرساثر گلخانه ای چیست؟ – به زبان ساده
در حالی که بقیه سیاره‌های منظومه شمسی از گرما یا سرمای طاقت‌فرسا رنج می‌برند، دمای معتدل در سطح کره زمین و گازهای محافظ در جو آن، شرایط مناسبی را برای حیات فراهم کرده است. فعالیت‌های انسان در دو قرن اخیر، در جهت تغییر این شرایط مناسب و ساختار جو زمین بوده و دمای آن را با سرعتی توقف‌ناپذیر بالا برده است. یکی از مهمترین عوامل گرمایش زمین (Global Warming)، اثر گلخانه ای (Greenhouse Effect) نام دارد.
اثر گلخانه ای چیست؟
به فرآیند تبادل تشعشع ورودی به جو زمین و تشعشع خروجی از آن، اثر گلخانه ای گفته می‌شود؛ زیرا ساز و کار آن دقیقاً مانند گلخانه‌ها است. امواج فرابنفش به راحتی از سقف شیشه‌ای گلخانه عبور کرده و گیاهان و سطوح سخت، آن را جذب می‌کنند. امواج فروسرخ که ضعیف‌تر هستند، قادر به عبور از سقف و دیواره‌ها نیستند و همان‌جا حبس می‌شوند. در نتیجه، دمای هوای داخل گلخانه بالا می‌رود. در این حالت، حتی گیاهان استوایی هم در فصل زمستان به خوبی رشد می‌کنند.
اثر گلخانه ای به وضعیتی گفته می‌شود که در آن، طول موج کوتاه نور مرئی تابیده شده از خورشید، از میان یک محیط شفاف عبور کرده و جذب می‌شود؛ ولی طول موج‌های بلند بازتابیده شده فروسرخ، قادر به عبور از آن محیط نیستند. به دام افتادن تشعشعاتی که طول موج بلند دارند، منجر به افزایش گرما و بالا رفتن دما می‌شود. در حالت‌های ساده‌تر، اتاق خودرو یا فضای داخل گلخانه‌ها با عبور نور خورشید از شیشه‌های شفاف گرم می‌شوند. ولی در مقیاس بزرگتر، اثر گلخانه ای کره زمین که با افزایش غلظت کربن دی‌اکسید در جو زمین ایجاد می‌شود، گرمایش زمین را به دنبال داشته که به هیچ وجه نمی‌تواند موضوع مثبتی تلقی شود. کربن دی‌اکسید، توانایی بالایی در جذب امواج فروسرخ دارد. در حالی که در مسیر برگشت، اجازه نمی‌دهد این امواج به راحتی از جو زمین خارج شوند.
یکی از اصلی‌ترین عوامل مهم در راندمان حرارتی یک گلخانه، توانایی آن در به دام انداختن و محبوس کردن هوا است؛ به طوری که از طریق انتقال حرارت جابجایی، به جلوگیری از اتلاف انرژی کمک کند. یکی از مشخصه‌های اصلی اثر گلخانه ای ممانعت از فرار هوای داغ از سقف است. ولی وقتی چنین کاری در عمل امکان‌پذیر نباشد، به جای آن باید از فرار امواج فروسرخ جلوگیری کند.
آن دسته از گازهای سه یا چنداتمی که می‌توانند به ممانعت از خروج امواج فروسرخ از جو کره زمین و در نتیجه به گرمایش آن کمک کنند، گازهای گلخانه‌ای نامیده می‌شوند. بخار آب، گاز ازون، کربن دی‌اکسید و متان همگی در دسته گازهای گلخانه‌ای قرار می‌گیرند. از سوی دیگر، مقادیری اندک از کلرو فلوئورو کربن‌ها نیز می‌توانند اثرات جبران‌ناپذیری در گرمایش زمین ایفا کنند.
نقش انسان در اثر گلخانه ای
فعالیت‌های انسان موجب تغییر در ماهیت اثر گلخانه ای شده است. سوزاندن سوخت‌های فسیلی مانند نفت و زغال‌سنگ، موجب افزایش مقدار کربن دی‌اکسید آزاد شده در جو زمین می‌شود. گزارش‌های منتشر شده از سوی ناسا، افزایش مقدار گاز کربن دی‌اکسید و سایر گازهای گلخانه ای را در جو زمین نشان می‌دهد. هرچه مقدار این گازها بیشتر شود، میزان گرمایش زمین نیز بالاتر خواهد رفت.
در سال ۲۰۱۷ میلادی رده‌بندی کشورها براساس میزان تولید گاز کربن دی‌اکسید و نقش آنها در افزایش گرمایش زمین منتشر شد. نکته قابل توجه در این رابطه، حضور کشور ایران در رتبه هفتم است. کشورهای چین، ایالات متحده آمریکا، هند، روسیه، ژاپن و آلمان، رتبه‌های اول تا ششم را به خود اختصاص داده‌اند.
عوامل کاهنده اثر گلخانه ای
درست مانند گلخانه‌های شیشه‌ای، گلخانه زمین نیز مملو از درختان و گیاهان مختلف است. گیاهان و فضای سبز، نقش مهمی در برقراری مجدد توازن در اثر گلخانه ای زمین دارند. همه ما از کودکی می‌دانیم که تمام گیاهان، از غول‌پیکرترین درختان تا فیتوپلانکتون‌های موجود در آب دریاها، کربن دی‌اکسید موجود در هوا را می‌گیرند و اکسیژن پس می‌دهند.
از طرف دیگر، اقیانوس‌ها نیز بخش قابل توجهی از کربن دی‌اکسید موجود در هوا را جذب می‌کنند. البته در سوی مقابل، بالا رفتن جذب کربن دی‌اکسید توسط اقیانوس‌ها، موجب اسیدی شدن آنها، گرم‌تر شدن آب و اثرات منفی روی جانداران زیر آب هم شده است.
اگر در مقابل اثر گلخانه ای اقدامی انجام نشود، تغییرات آب و هوایی، افزایش سطح آب‌های آزاد، اسیدی شدن اقیانوس‌ها تنها بخشی از پیامدهایی است که امروزه می‌توان وقوع حتمی آنها را پیش‌بینی کرد. چرا که در حال حاضر، آسیب وارد شده به اتمسفر زمین، بیش از آن است که با امکانات موجود بتوان به ترمیم آن پرداخت.
در صورت علاقه‌مندی به مباحث مرتبط در زمینه مهندسی مکانیک، آموزشهای زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:
درباره چگونگی تشکیل گازهای گلخانه میشه معلومات داد
عالی