Sisu
Tänu kasvavale murele kliimamuutuste pärast (mida sageli nimetatakse "globaalseks soojenemiseks") ja selle mure ümber puhkenud keelele on tõenäoline, et nii paljud nooremad inimesed on kuulnud termineid nagu "kasvuhooneefekt" ja "kasvuhoonegaasid" kui seni tegelikus kasvuhoones või teate, mis selline struktuur isegi on.
Hästi hooldatud kasvuhoone on rahulik ja visuaalselt meeldiv koht külastamiseks või töötamiseks, ehkki keskkond on mõnede inimeste maitse jaoks võib-olla liiga soe ja niiske. Mured kasvuhoonegaaside ja nende mõju pärast Maa kliimale on aga kõike muud kui ahvatlevad ning globaalse soojenemise probleemid muutuvad aasta-aastalt üha murettekitavamaks. Kui tõelised kasvuhooned ei vastuta nende nime kandva mõju eest, siis nende aluseks olevad põhimõtted pakuvad huvitavat füüsiliste põhiprintsiipide uurimist.
Kuidas kasvuhoone töötab?
Kasvuhoone on selle nime saanud seetõttu, et selle struktuur on ette nähtud taimede kasvatamiseks ja enamik taimi on vähemalt osaliselt rohelised. Ilmselt võib ka teie kodus taimi olla, kuid kasvuhooned on ehitatud taimede "mugavuse" maksimeerimiseks. Analoogia põhjal saab korvpalli mängida asfaltteel ühe käigukangi abil, kuid vähesed väidavad, et see aitab teie mängu paremaks muuta kui siseruumides asuva kahekorviline plats tasasel põrandal.
Mis teeb kasvuhoone eriliseks? Peamiselt on see valguse hulk, kontrollitud temperatuur ja taimede kergesti manipuleeritav kogus niiskust. Mõned kasvuhooned on pühendatud söödamata kultuuridele, mida kasutatakse ainult dekoratiivselt või erilistel puhkudel, näiteks lillede jaoks. Teistes osades on taimed, millest saadakse söödavaid tooteid, näiteks tomatid. Kasvuhoonetel on klaaslaed, mis võimaldavad nii suurel hulgal valgust sisse lasta kui ka konstruktsiooni sees soojust. Kui päike loojub, hajub kuumus sama kiiresti kui õues, võimaldades taimedel, mis ei talu jahedaid öid, õitseda.
Füüsika seisukohast on see, mis soojendab kasvuhoonet, sama asi, mis soojendab päikesepaistelisel päeval auto sisemust. Lühema lainepikkusega infrapunavalgus siseneb konstruktsiooni läbi klaasi ja pärast nende nähtamatute, kuid soojade kiirte ümber põrkamist muutuvad nad pikema lainepikkusega elektromagnetiliseks energiaks ja jäävad enamasti sisemusse, absorbeerides oma ümbrust. Need kasvuhoones olevad ümbrused hõlmavad taimede lehepinda, mis kasutavad päikesevalgust fotosünteesi juhtimiseks või energia saamiseks glükoosi (toidu) loomiseks.
Mis on kasvuhoonegaasid?
Peamised kasvuhoonegaasid on süsinikdioksiid, metaan, veeaur ja dilämmastikoksiid. Need gaasimolekulid on lõdvemini ühendatud kui enamik molekule, nii et kui soojus neid lööb, kipuvad nad vibreerima. Need vibreerivad molekulid eraldavad soojust, millest suure osa absorbeerivad naabergaaside kasvuhoonegaaside molekulid. See tsükkel hoiab läheduses asuvat õhku ebaharilikult soojana.
Suurem osa atmosfäärist koosneb lämmastikust, mis moodustab üle kolme neljandiku atmosfäärist, ja hapnikust, mis moodustab umbes ühe viiendiku. Mõlemad gaasid sisaldavad kahte identset aatomit (N2 ja O2). Sidemed, mis neid molekule koos hoiavad, on tihedad ja võimaldavad vähest vibratsiooni, mistõttu nad ei hoia soojust hästi ega mõjuta seega oluliselt kasvuhooneefekti.
Süsinikdioksiid (CO2): Süsinikdioksiidi molekulid moodustavad atmosfäärist vaid väikese osa, kuid mõjutavad kliimat siiski väga tugevalt. 1850. aastate keskpaiku, enne tööstusrevolutsiooni algust ja sellega kaasnevat kivisöe põletamist, oli atmosfääris umbes 270 osa miljondikku COP (ppmv) CO2. See tase on stabiilselt tõusnud, kuna söe ja muude fossiilsete kütuste, näiteks bensiini põletamine on atmosfääri paisanud suurema osa gaasist. CO2 tase atmosfääris on praegu umbes 400 (ppmv), mis on 50 protsenti rohkem.
Inimeste põhjustatud kliimamuutuste kogu idee vastased võivad osutada asjaolule, et CO2 moodustab atmosfäärist nii väikese osa, isegi praeguses rasketööstuse ajastul, et sellel ei pruugi olla märkimisväärset mõju kliimale. See on kergesti populariseeritav idee, kuna sellel on teatav intuitiivne mõte. Kuid on ka "mõistlik", et vereringes väike mikroskoopiliste bakterite tase, mis kokku kaalub alla milligrammi, ei pruugi olla piisav tõsise haiguse tekitamiseks ja et madu mürgi väike tase ei saa olla ohtlik ega surmav.Need ideed on selgelt jama, nii et intuitsioon võib teaduses olla kurikuulsalt halb teejuht.
Metaan (CH4): Metaan on võimas kasvuhoonegaas, mille võime absorbeerida molekuli jaoks märkimisväärselt rohkem soojust kui süsinikdioksiid suudab. Koosneb ühest süsinikuaatomist, mis on ühendatud nelja vesinikuaatomiga, CH4, nagu CO2, leidub atmosfääris väikestes kogustes, kuid sellel võib olla märkimisväärne mõju globaalsele soojenemisele. Metaangaasi eraldavad kariloomad ja lihtsaima molekulina, mis kvalifitseerub süsivesinikuna, kasutatakse seda ka kütusena. Metaani põlemisel eraldub atmosfääri süsinikdioksiid kõrvalsaadusena, muutes metaani kasvuhooneefekti nii otseseks kui kaudseks põhjustajaks.
Kasvuhooneefekt aja jooksul
Nagu märgitud, võib kasvuhoonegaasideks kvalifitseerida maakera atmosfääris ainult väikeseid osa gaase, kuid neil on kliimale oluline mõju, olgu nad sinna sattunud looduslike protsesside tagajärjel või inimtegevuse tagajärjel. Millalgi 21. sajandi jooksul on süsinikdioksiidi kogus atmosfääris tõenäoliselt kaks korda suurem kui see oli sajandi alguses. Samuti tõusevad muude kasvuhoonegaaside, peamiselt metaani ja dilämmastikoksiidi tasemed. Kasvuhoonegaaside kogus suureneb võrdeliselt põletatud fossiilsete kütuste kogusega, mis väljutab atmosfääri mitte ainult kasvuhoonegaase, vaid ka õhusaastet. Kasvuhoonegaasid leiavad atmosfääri tee ka muudest allikatest. Kariloomad eraldavad toidu seedimisel metaangaasi. Lisaks võivad näiliselt healoomulised protsessid tekitada CO-d vähem kui triviaalses koguses2 segule. Näiteks kui tsement on valmistatud lubjakivist, eraldub süsinikdioksiid.
Kui atmosfääris on rohkem kasvuhoonegaase, luues midagi nähtamatut lagi (erinevalt tegelikust kasvuhoonest), peatub ülespoole suunduv soojus pigem õhust kui õhust täielikult, sest täiendavad kasvuhoonegaasid neelavad ja kiirgavad , see kuumus infrapunakiirgusena. Osa soojusest suundub Maast eemale, kuid osa neeldub läheduses asuvate kasvuhoonegaaside molekulide poolt ja osa naaseb taas Maa pinnale. Seega, kasvuhoonegaaside kuhjumise ajal, planeet soojeneb mitmesuguste mehhanismide kaudu jätkuvalt. Liustikud taanduvad, jääs mõlemal Maa poolusel sulab, ookeanid soojenevad ja muutuvad happelisemaks, kogu maailmas on lumikate vähenenud ja katastroofilised ilmastikunähtused, näiteks orkaanid, muutuvad tavalisemaks.
Tagahoovi kasvuhoone
Enda kasvuhoone tegemine pole tühine projekt, kuid piisavalt ambitsioonika eesmärgi korral pole see kirgliku inimese või grupi võimalustest suurem. Ükskõik, kas soovite kaitsta suvetaimi talveperioodil, tutvuda kevadiste haljastustaimedega või õppida lihtsalt natuke aiandust siseruumides, võite teha seadistuse kuskil mõnesajast USA dollarist mõne tuhandeni.