תוֹכֶן
הודות לדאגות ההולכות וגוברות מפני שינויי אקלים (המכונים לעיתים קרובות "התחממות כדור הארץ") והשפה שצצה סביב דאגה זו, סביר להניח שכפי שצעירים רבים יותר שמעו מונחים כמו "אפקט החממה" ו"גזי חממה "מאשר היו בתוך חממה בפועל או דע מה זה אפילו מבנה כזה.
חממה מטופחת היא מקום שליו ונעים ויזואלי לבקר בו או לעבוד, אם כי הסביבה אולי חמימה ולחה מדי עבור כמה טעמים של עמים. עם זאת, החששות בגזי חממה והשפעותיהם על אקלים כדור הארץ הם דבר מלבד מפתה, והדאגות מההתחממות הגלובלית הולכות ומדאיגות עם השנה. בעוד חממות אמיתיות אינן אחראיות להשפעה הנושאת את שמם, העקרונות הבסיסיים גורמים למחקר מעניין של כמה עקרונות פיזיים בסיסיים.
איך עובד חממה?
חממה נקראת כך מכיוון שהיא מבנה המיועד לגידול צמחים, ורוב הצמחים הם ירוקים, לפחות בחלקם. ברור שתוכלו להיות צמחים גם בביתכם, אך חממות בנויים כדי למקסם את "הנוחות" של הצמחים. בדרך אנלוגית, אתה יכול לשחק כדורסל על שביל אספלט באמצעות חישוק מאולתר יחיד, אך מעטים יטענו שזה מועיל לשיפור המשחק שלך כמו מגרש מקורה דו-סלסל בקומה מפלסית.
מה הופך חממה למיוחדת? בעיקר מדובר בכמות האור, הטמפרטורה המבוקרת והכמות המופעלת בקלות על ידי צמחי הלחות שמקבלים. חממות מסוימות מוקדשות ל"גידולים "שאינם נאכלים ומשמשים רק לקישוטים או לאירועים מיוחדים, כמו פרחים. באחרים מופיעים צמחים המולידים מוצרים אכילים, כמו עגבניות. בחממות יש תקרות זכוכית שמשמשות הן להכנסת כמות גבוהה של אור וללכודת חום בתוך המבנה. כשהשמש שוקעת, החום לא מתפזר מהר כמו בחוץ, ומאפשר לצמחים שאינם סובלים לילות קרירים לפרוח.
מבחינה פיזיקלית, מה שמחמם חממה זה אותו דבר שמחמם את פנים מכונית ביום שטוף שמש. אור אינפרא אדום קצר יותר באורך הגל נכנס למבנה דרך הזכוכית, ואחרי שקרניים בלתי נראות אך חמות מתנפחות סביבו, הם הופכים לאנרגיה אלקטרומגנטית באורך גל ארוך יותר ונוטים להישאר בפנים, ונבלעים בסביבתם. סביבה זו, בחממה, כוללת את המשטחים העלים של צמחים, המשתמשים באור השמש בכדי להניע פוטוסינתזה, או ביצירת גלוקוז (מזון) לאנרגיה.
מהם גזי חממה?
גזי החממה העיקריים הם פחמן דו חמצני, מתאן, אדי מים ותחמוצת החנקן. מולקולות הגז הללו מחוברות בצורה רופפת יותר מרוב המולקולות, כך שכאשר החום מכה בהן, הן נוטות לרטוט. מולקולות רוטטות אלה משחררות חום, שחלק ניכר ממנו נספג על ידי מולקולות גזי חממה שכנות. מחזור זה שומר על האוויר בסביבה חם במיוחד.
מרבית האטמוספירה מורכבת מחנקן המהווה למעלה משלושת רבעי האטמוספרה, וחמצן המהווה כחמישית. שני הגזים הללו כוללים שני אטומים זהים (N2 ו- O2). הקשרים המחזיקים מולקולות אלה יחד הם הדוקים ומאפשרים רעידות מעטות, ולכן הם לא שומרים על חום היטב ולכן אינם תורמים משמעותית להשפעות החממה.
פחמן דו חמצני (CO2): מולקולות פחמן דו חמצני מהוות רק חלק זעיר מהאטמוספרה, אך בכל זאת הן משפיעות מאוד על האקלים. בסביבות אמצע שנות החמישים של המאה העשרים, לפני תחילת המהפכה התעשייתית ושריפת הפחם הנלוות, החזיקה האווירה כ -270 חלקים למיליון נפח (ppmv) CO2. רמה זו עלתה בהתמדה כאשר שריפת הפחם ודלקים מאובנים אחרים, כמו בנזין, שיחררו יותר מהגז לאטמוספירה. ה- CO2 מפלס האטמוספרה עומד כעת על כ -400 (ppmv), עלייה של 50 אחוז.
המתנגדים לכל הרעיון של שינויי אקלים הנגרמים על ידי האדם עשויים להצביע על העובדה ש CO2 מהווה חלק כה קטן מהאטמוספרה, אפילו בעידן זה של התעשייה הכבדה, שזה לא יכול להשפיע באופן משמעותי על האקלים. זהו רעיון פופולרי בקלות, מכיוון שהוא הגיוני אינטואיטיבית מסוימת. אבל זה גם "הגיוני" שרמה זעירה של חיידקים מיקרוסקופיים בזרם הדם, שמשקלם הרבה פחות ממיליגראם בסך הכל, לא יכולה להסתפק בכדי לגרום למחלה קשה, וכי רמות זעירות של ארס הנחש לא יכולות להיות מסוכנות או קטלניות.רעיונות אלה הם פשוט שטויות, כך שאינטואיציה, במדע, יכולה להיות מדריך גרוע לשמצה.
מתאן (CH4): מתאן הוא גז חממה רב עוצמה, בעל יכולת לקלוט יותר חום באופן משמעותי, מולקולה למולקולה, מאשר פחמן דו חמצני שיכול. המורכב מאטום פחמן יחיד הצטרף לארבעה אטומי מימן, CH4כמו CO2, נמצא בכמויות דקות באטמוספרה, אך זה יכול להשפיע במידה ניכרת על ההתחממות הגלובלית. גז מתאן נפלט על ידי בעלי חיים, וכמולקולה הפשוטה ביותר שמתאימה כפחמימן, הוא משמש גם כדלק. כאשר נשרף מתאן, משתחרר פחמן דו חמצני לאטמוספירה כתוצר לוואי, מה שהופך את המתאן לתורם ישיר ועקיף לאפקט החממה.
אפקט החממה לאורך זמן
כאמור, אף שרק שברים זעירים של הגזים באטמוספירה של כדור הארץ נחשבים לגזי חממה, יש להם השפעה מהותית על האקלים, בין אם הם הגיעו לשם כתוצאה מתהליכים טבעיים ובין אם בגלל פעילויות אנושיות. מתישהו במהלך המאה ה -21, ככל הנראה כמות הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה תהיה כפולה ממה שהייתה בתחילת המאה. רמות גזי חממה אחרים, בעיקר מתאן וחנקן חנקני, נמצאות במגמת עלייה. כמות גזי החממה הולכת וגדלה ביחס לכמות הדלקים המאובנים שנשרפים, המגורשת לא רק גזי חממה אלא גם זיהום אוויר לאטמוספרה. גזי חממה מוצאים את דרכם אל האווירה גם ממקורות אחרים. בעלי חיים משחררים גז מתאן במהלך עיכול המזון. בנוסף, תהליכים שפירים לכאורה יכולים לתרום כמויות לא טריוויאליות של CO2 לתערובת. לדוגמא, מכיוון שמלט עשוי מאבן גיר, משתחרר פחמן דו חמצני.
עם גזי חממה נוספים באטמוספרה, ויוצרים משהו כמו תקרה בלתי נראית (לא כמו חממה אמיתית), סביר יותר להפסיק חום שעובר כלפי מעלה מאשר לעבור מהאווירה לגמרי, מכיוון שגזי החממה הנוספים סופגים ואז מקרינים , חום זה כמו קרינת אינפרא אדום. חלק מהחום יתרחק מכדור הארץ, אך חלקו ייספג על ידי מולקולות גז חממה סמוכות, וחלקן ישובו שוב אל פני כדור הארץ. כך, באמצעות מגוון מנגנונים, כאשר גזי החממה מצטברים, כוכב הלכת ממשיך להתחמם. קרחונים נסוגים, הקרח בשני קטבי האדמה נמס, האוקיאנוסים מתחממים והופכים לחומציים יותר, כיסוי השלג ברחבי העולם מצטמצם ואירועי מזג אוויר קטסטרופלים כמו סופות הוריקן הופכים לשכיחים יותר.
חממה בחצר האחורית
הכנת חממה משלך אינה פרויקט טריוויאלי, אך עם שאיפה מספקת, זה לא מעבר לאמצעים של אדם או קבוצה נלהבים. בין אם ברצונכם להגן על צמחי קיץ בשעות החורף, להתחיל התחלה על צמחי גינון באביב או סתם ללמוד קצת על גננות מקורה, תוכלו להשיג מערך עבודה שמגיע לכל מקום מכמה מאות דולרים ארה"ב לאלפים בודדים.