اثر گلخانه‌ای: گرمایش طبیعی سیاره‌ی ما
اثر گلخانه‌ای چیست و چگونه کار می‌کند؟
تصور کنید یک روز سرد زمستانی داخل یک ماشین پارک شده در آفتاب نشسته‌اید. نور خورشید از شیشه‌ها به داخل می‌تابد و صندلی‌ها و داشبورد را گرم می‌کند. این اجسام گرم شده، حالا خودشان گرما از خود ساطع می‌کنند، اما این گرمای ساطع شده، دیگر نمی‌تواند به راحتی از شیشه‌ها خارج شود. در نتیجه، دمای داخل ماشین از بیرون بسیار گرم‌تر می‌شود. این یک مثال ساده از اثر گلخانه‌ای است.
سیاره‌ی زمین نیز مانند همان ماشین است، با این تفاوت که به جای شیشه، لایه‌ای از گازها به نام جو۲ آن را احاطه کرده است. این فرآیند را می‌توان در چند مرحله‌ی ساده توضیح داد:
| مرحله | شرح |
|---|---|
| 1. نور خورشید | انرژی خورشید که بیشتر به صورت نور مرئی است، از جو زمین عبور می‌کند و به سطح زمین میرسد. |
| 2. جذب و گرمایش | سطح زمین این انرژی را جذب می‌کند و گرم می‌شود. |
| 3. تابش گرمایی | زمین گرم شده، انرژی خود را به صورت تابش فروسرخ۳ (که ما آن را به صورت گرما حس می‌کنیم) به فضا برمی‌گرداند. |
| 4. نقش گازهای گلخانه‌ای | برخی از گازهای موجود در جو، این تابش فروسرخ را جذب می‌کنند و مانع از فرار کامل آن به فضا می‌شوند. این گازها سپس این انرژی را در تمام جهات، از جمله به سمت پایین و به سوی سطح زمین، دوباره تابش می‌کنند. |
| 5. نتیجه نهایی | این فرآیند "به دام انداختن" گرما، میانگین دمای زمین را در حدود 15 درجه سانتی‌گراد نگه می‌دارد. بدون این اثر، دمای زمین به حدود -18 درجه سانتی‌گراد می‌رسید و حیات به شکلی که می‌شناسیم غیرممکن بود. |
گازهای گلخانه‌ای اصلی چه هستند؟
همه‌ی گازهای موجود در جو، اثر گلخانه‌ای ایجاد نمی‌کنند. مهم‌ترین این گازها عبارتند از:
| نام گاز | نماد شیمیایی | منابع اصلی | توانایی به دام انداختن گرما |
|---|---|---|---|
| بخار آب | $ H_2O $ | تبخیر از اقیانوس‌ها، دریاچه‌ها و رودها | طبیعی و فراوان |
| دی‌اکسید کربن | $ CO_2 $ | تنفس موجودات زنده، آتشفشان‌ها، سوزاندن سوخت‌های فسیلی۴ (نفت، گاز، زغال سنگ) | مهم‌ترین گاز گلخانه‌ای ناشی از فعالیت انسان |
| متان | $ CH_4 $ | گوارش گاوها، تخمیر در شالیزارهای برنج، دفن زباله | توانایی به دام انداختن گرما بسیار بیشتر از $ CO_2 $ است. |
| اکسید نیتروژن | $ N_2O $ | استفاده از کودهای شیمیایی در کشاورزی | توانایی بسیار بالا و ماندگاری طولانی در جو |
از مدل ساده تا پیچیده: یک آزمایش برای درک بهتر
برای درک ملموس اثر گلخانه‌ای، می‌توانید یک آزمایش ساده انجام دهید. شما به دو عدد دماسنج‌ها، دو ظرف شیشه‌ای شفاف (مثل ظرف مربا) و نور خورشید (یا یک لامپ پرنور) نیاز دارید.
- یک دماسنج را درون یک ظرف شیشه‌ای قرار دهید و درب آن را ببندید.
- دماسنج دوم را در فضای آزاد و در کنار ظرف قرار دهید.
- هر دو را در معرض نور مستقیم خورشید یا لامپ بگذارید.
- پس از 20 دقیقه، دمای داخل هر دو را بخوانید و مقایسه کنید.
مشاهده خواهید کرد که دمای داخل ظرف شیشه‌ای بسته، به طور محسوسی بالاتر است. شیشه در این آزمایش، نقش گازهای گلخانه‌ای در جو زمین را بازی می‌کند. نور مرئی از شیشه عبور می‌کند و محیط داخل را گرم می‌کند، اما گرمای تولیدشده (تابش فروسرخ) نمی‌تواند به راحتی از شیشه خارج شود و در داخل به دام می‌افتد.
اثر گلخانه‌ای تقویت‌شده: وقتی تعادل به هم می‌ریزد
اثر گلخانه‌ای به خودی خود یک پدیده‌ی مفید و حیاتی است. مشکل زمانی آغاز می‌شود که فعالیت‌های انسان باعث افزایش غلظت این گازها در جو شود. این پدیده را اثر گلخانه‌ای تقویت‌شده۵ می‌نامند.
از زمان انقلاب صنعتی، انسان با سوزاندن مقادیر عظیمی از سوخت‌های فسیلی برای تولید انرژی، رانندگی و کارخانه‌ها، مقدار بسیار زیادی $ CO_2 $ به جو اضافه کرده است. همچنین، جنگل‌زدایی باعث کاهش درختانی شده که $ CO_2 $ را جذب می‌کنند. نتیجه این است که "پتو"ی گازی دور زمین ضخیم‌تر شده و گرمای بیشتری در نزدیکی سطح زمین به دام می‌افتد. این امر منجر به گرمایش جهانی و در پی آن، تغییرات آب‌وهوایی می‌شود.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاورقی
۱ Greenhouse Effect
۲ Atmosphere
۳ Infrared Radiation
۴ Fossil Fuels
۵ Enhanced Greenhouse Effect
۶ Ozone Layer
۷ Ultraviolet Rays
