Τι είναι το φαινόμενο του θερμοκηπίου;



Μια φορά και έναν καιρό, υπήρχε ένας πλανήτης. Ο πλανήτης αυτός δεν διέφερε και πολύ από τον δικό μας. Το μέγεθος του, η μάζα του, η μορφολογία του, ήταν όλα παρόμοια με της Γης. Κάποτε πιθανόν να είχε τεράστιους ωκεανούς, ενώ μπορεί ακόμα και να είχε φιλοξενήσει κάποια μορφή ζωής. Ο πλανήτης αυτός δεν ανήκει σε κάποιο αστρικό σύστημα ενός μακρινού γαλαξία, είναι εδώ, κοντά μας, στο δικό μας ηλιακό μας σύστημα. Είναι η Αφροδίτη, ο κοντινότερος πλανήτης στη Γη. 1


Πηγή:http://space-facts.com/venus/


Σήμερα η Αφροδίτη είναι ο πιο αφιλόξενος πλανήτης του ηλιακού μας συστήματος. Η θερμοκρασία της είναι τουλάχιστον 460 °C. Η ατμοσφαιρική πίεσή της είναι περίπου 90 φορές η ατμοσφαιρική πίεση της Γης. Τέτοια πίεση θα νιώθατε εάν βρισκόσασταν 1 χιλιόμετρο κάτω από τη θάλασσα. Αν αυτή η απόσταση δεν σας φαίνεται τίποτα το τρομερό, να σας θυμίσω πως το μέγιστο βάθος που έχει καταφέρει να φτάσει άνθρωπος σε κατάδυση είναι 332,4 μέτρα 2! Άμα υπάρχει κόλαση, τότε σίγουρα θα μοιάζει με την επιφάνεια της Αφροδίτης.

Μπορεί να σκέφτεστε ότι αυτό συμβαίνει επειδή η Αφροδίτη είναι πιο κοντά στον Ήλιο από τη Γη. Δεν είναι αυτός ο λόγος όμως. Ο Ερμής είναι ο κοντινότερος πλανήτης στον Ήλιο και η μέγιστη θερμοκρασία του φτάνει τους 420 °C.


Οι βραχώδεις πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος και οι θερμοκρασίες τους


Ο ένοχος είναι το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Για την ακρίβεια, ένα ανεξέλεγκτο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Τι είναι όμως τέλος πάντων το φαινόμενο του θερμοκηπίου και γιατί έχει αυτή την περίεργη ονομασία;

Σκεφτείτε ένα θερμοκήπιο. Τα τοιχώματα ενός θερμοκηπίου είναι συνήθως από γυαλί ή πλαστικό. Τα υλικά αυτά χρησιμοποιούνται λόγω της ιδιότητας τους να επιτρέπουν στην ορατή και στην υψηλής συχνότητας υπέρυθρη ακτινοβολία να εισχωρήσει. Κάποιο κομμάτι των ακτινοβολιών αντανακλάται από το έδαφος και τα φυτά και επιστρέφει από εκεί που ήρθε, ενώ κάποιο κομμάτι απορροφάται με αποτέλεσμα αυτά να θερμαίνονται.


Αρχή λειτουργίας ενός θερμοκηπίου


Κάπου εδώ το πράγμα αποκτά ενδιαφέρον. Μία από τις σημαντικότερες αρχές της Φυσικής είναι η θερμική ακτινοβολία. Θερμική ακτινοβολία είναι η ιδιότητα ενός σώματος που βρίσκεται σε θερμοκρασία μεγαλύτερη από το απόλυτο μηδέν (δηλαδή -273,15 °C), να εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Το εύρος και η συχνότητα της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας, εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία του σώματος.


Φάσμα μέλανος σώματος
Πηγή:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:BlackbodySpectrum_loglog_150dpi_en.png


Τα αντικείμενα που βρίσκονται σε καθημερινές θερμοκρασίες (όπως είναι οι άνθρωποι, τα ζώα, τα φυτά, ακόμα και τα έπιπλα) εκπέμπουν υπέρυθρη ακτινοβολία. 3


Πηγή:http://www.slideshare.net/TigranKhanzadyan/gac-talk090131


Αν έχετε ξεχάσει ποτέ το μάτι της κουζίνας ανοιχτό θα παρατηρήσατε ότι αρχίζει να παίρνει ένα κοκκινωπό χρώμα. Αυτό συμβαίνει γιατί όσο αυξάνετε η θερμοκρασία του ματιού, η θερμική ακτινοβολία που εκπέμπει αυξάνει σε συχνότητα πλησιάζοντας το ορατό φάσμα από τη μεριά του υπέρυθρου. Και ποιο χρώμα είναι το πρώτο που θα συναντήσει; Το κόκκινο!

Με παρόμοιο τρόπο δουλεύουν και οι παλιές λάμπες πυρακτώσεως (ξέρετε, αυτές που για κάποιο σατανικό λόγο καίγονται την πιο ακατάλληλη στιγμή). Το νηματάκι που έχουν μέσα θερμαίνεται σε τρελές θερμοκρασίες, κάπου 2000 °C με 3000 °C, και έτσι ακτινοβολεί (λευκό) φως.

Η εξήγηση του φαινομένου της θερμικής ακτινοβολίας ήταν ένα ιδιαίτερα δύσκολο και σημαντικό ιστορικό πρόβλημα, το οποίο οδήγησε στην ανάπτυξη της θεωρίας της κβαντικής φυσικής, αλλά αυτό είναι ένα εντελώς διαφορετικό θέμα.

Έτσι λοιπόν, καθώς το εσωτερικό του θερμοκηπίου θερμαίνεται, εκπέμπει χαμηλής συχνότητας υπέρυθρη ακτινοβολία. Τι το ιδιαίτερο έχει αυτή; Πολύ απλά, σε αντίθεση με την ορατή και την υψηλής συχνότητας υπέρυθρη ακτινοβολία, η χαμηλής συχνότητας υπέρυθρη δεν μπορεί να διαπεράσει τα τοιχώματα του θερμοκηπίου! Κάποιο κομμάτι της θα απορροφηθεί από τα τοιχώματα, κάποιο κομμάτι της θα ανακλαστεί, το αποτέλεσμα όμως είναι ότι η ακτινοβολία δεν μπορεί να διαφύγει, και έτσι το εσωτερικό του θερμοκηπίου θερμαίνεται περαιτέρω.




Η διαδικασία αυτή, μαζί με τον εγκλωβισμό του ζεστού αέρα μέσα στο θερμοκήπιο, δημιουργεί ιδανικές θερμοκρασίες για καλλιέργεια λαχανικών και λουλουδιών εκτός εποχής. Η ίδια διαδικασία συμβαίνει όταν αφήνετε το αυτοκίνητο σας κάτω από τον Ήλιο, γι' αυτό και μια ζεστή καλοκαιρινή μέρα το εσωτερικό του βράζει.


Φαινόμενο θερμοκηπίου στο αμάξι


Τι σχέση όμως μπορεί να έχει ένα θερμοκήπιο με τη Γη; Όπως είναι γνωστό, η Γη περιβάλλεται από την ατμόσφαιρα της. Η ακτινοβολία που δέχεται από τον Ήλιο, σε διάστημα ενός χρόνου, κατά 51% απορροφάται από το έδαφος. Από το υπόλοιπο 49%, το 30% επιστρέφει στο διάστημα μέσω ανακλάσεως από την επιφάνειά της, τα νέφη και τα σωματίδια της ατμόσφαιρας. Το 19% απορροφάται από τα ατμοσφαιρικά αέρια, σωματίδια και νέφη. (Τα παραπάνω νούμερα αποτελούν εκτιμήσεις και μπορεί να μην ανταποκρίνονται στην πραγματικότητα με απόλυτη ακρίβεια. Για παράδειγμα, αυτό το άρθρο δίνει λίγο διαφορετικά ποσοστά.)


Ποσοστιαία απορρόφηση και ανάκλαση της ηλιακής ακτινοβολίας


Το έδαφος της Γης λοιπόν, καθώς θερμαίνεται, εκπέμπει χαμηλής συχνότητας υπέρυθρη ακτινοβολία. Ένα μέρος αυτής της ακτινοβολίας διαφεύγει στο διάστημα, αλλά το μεγαλύτερο μέρος της απορροφάται από τα λεγόμενα αέρια θερμοκηπίου της ατμόσφαιρας. Τα αέρια θερμοκηπίου θερμαίνονται, και όπως θα έχετε καταλάβει μέχρι τώρα, εκπέμπουν υπέρυθρη ακτινοβολία, η οποία κατά το μεγαλύτερο ποσοστό οδηγείται στο έδαφος. Το έδαφος θερμαίνεται περαιτέρω, και το φαινόμενο συνεχίζεται εις τους αιώνας των αιώνων.


Φαινόμενο του θερμοκηπίου


Ποια είναι λοιπόν αυτά τα αέρια του θερμοκηπίου; Τα κυριότερα εξ’ αυτών είναι οι υδρατμοί, το διοξείδιο του άνθρακα, το μεθάνιο και το όζον Εάν θέλαμε να κατατάξουμε τους παράγοντες που συμβάλλουν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου σε ποσοστιαία συνεισφορά, το αποτέλεσμα θα ήταν κάπως έτσι:

  • 50% από τους υδρατμούς
  • 25% από τα νέφη
  • 19%; από το διοξείδιο του άνθρακα
  • 7% από τα υπόλοιπα αέρια.

Τα νούμερα αυτά όμως δεν είναι ούτε καθοριστικά, ούτε πάντοτε αντιπροσωπευτικά. 4

Ας ξεκαθαρίσουμε όμως κάτι. Τα περισσότερα αέρια θερμοκηπίου, εκτός από ανθρωπογενή έχουν και φυσική προέλευση.


Φυσική προέλευση αερίων θερμοκηπίου


Με ή χωρίς τη βοήθεια του ανθρώπου, το φαινόμενο του θερμοκηπίου θα υπήρχε. Για την ακρίβεια, χωρίς αυτό, η ζωή στη Γη δε θα ήταν όπως τη ξέρουμε, καθώς η μέση θερμοκρασία της θα ήταν -18 °C, σε αντίθεση με την τωρινή που είναι 14 °C.


Το φαινόμενο του θερμοκηπίου από μόνο του, όχι μόνο δεν είναι πρόβλημα, αλλά είναι και απαραίτητο για την επιβίωση μας.


Πρόβλημα θα υπήρχε εάν οι άνθρωποι, με κάποιο τρόπο, το ενίσχυαν σε σημείο που να αποτελεί κίνδυνο για τη ζωή στη Γη…


Δείτε το σχετικό βίντεο



Διαβάστε επίσης



Περισσότερες πληροφορίες