گلخانه‌یی به نام زمین

کره زمین هر روزه مقدار بسیار زیادی از انرژی خورشیدی را دریافت می کند. اما زمین به موازات دریافت انرژی خورشیدی، مقداری از انرژی خود را به صورت تابش از دست می دهد و در نتیجه دمای آن خیلی هم بالا نمی رود، زمین حدود ۳۰ درصد از انرژی دریافتی خورشید را به صورت بازتابش از جو و سطح ابرها، دریاها و خشکی و همچنین به صورت تابش های گرمایی از دست می دهد.
۷۰ درصد بقیه انرژی خورشیدی را جو زمین، ابرها، خشکی ها و دریاها جذب می کنند. زمین نیز همانند خورشید تابش گرمایی دارد. از آنجایی که دمای سطح خورشید ۵۸۰۰ درجه است با طول موج ۵۰۰ نانومتر (نور مرئی) تابش می کند، اما دمای متوسط زمین ۱۵ درجه سانتی گراد است و در طول موج های بلندتر (فروسرخ) و حدود ده میکرومتر تابش می کند.
جو زمین نسبت به نور مرئی شفاف است و نور خورشید به زمین می رسد، اما برای طول موج ده نانومتر شفاف نیست و در نتیجه جو زمین این نور را از خود عبور نمی دهد، بلکه مقدار زیادی از این تابش گرمایی را جذب می کند و گرم تر می شود. به عبارت دیگر نور خورشید از جو زمین عبور می کند و به سطح می رسد، اما تابش های گرمایی زمین نمی تواند از آن خارج شود و در آن به دام می افتد.
▪ شدت اثر گلخانه‌یی:
شدت اثر گلخانه یی به مقدار گازهای گلخانه یی در جو بستگی دارد. از آنجایی که مقدار دی اکسید کربن (یکی از مهمترین گازهای گلخانه یی) در جو ناهید زیاد است، اثر گلخانه یی شدیدی در آنجا روی می دهد که باعث می شود دمای سطح ناهید به شدت بالا برود (فلز سرب در سطح ناهید ذوب می شود)، اما اثر گلخانه یی زمین به دمایی مناسب برای حیات منجر می شود و اثر گلخانه یی در مریخ دمای این سیاره را چندان بالا نمی برد.
اگر در زمین اثر گلخانه یی نبود، دمای زمین ۱۸- درجه سانتی گراد می شد، با وجود اثر گلخانه یی و نبود جریان های همر فت دما به ۷۲ درجه می رسید، اما اکنون به لطف وجود اثر گلخانه یی و جریان های همرفت و پخش انرژی حرارتی در جو، میانگین دمای زمین ۱۵ درجه سانتی گراد است. بررسی ها نشان داده است که میزان دی اکسید کربن از ۳۱۳ppm (قسمت در میلیون) در سال ۱۹۶۰ به ppm ۳۷۵ در سال ۲۰۰۵ رسیده است. محاسبه مدل های اقلیم جهانی نشان می دهد به احتمال بسیار افزایش میزان CO۲ باعث پدیده گرمایش جهانی شده است.
▪ گازهای گلخانه یی:
گازهای بخار آب (H۲O)، دی اکسید کربن (CO۲)، متان (CH۴)، اکسید نیترو (N۲O) و ازن (O۳) را گازهای گلخانه یی می نامند، زیرا با اثر گلخانه یی باعث گرمایش جهانی می شوند. در این میان بخار آب یکی از گازهای گلخانه یی مهم است. شدت اثر آن به میزان بخار آب، مخلوط شدن با گازهای دیگر، بسامد نور و رفتارهای مختلف آن در ارتفاع های مختلف جو بستگی دارد. با آنکه مقدار بخار آب در طبیعت زیاد است، اما کارشناسان محیط زیست به شدت نگران افزایش میزان دی اکسیدکربن هستند. چرا؟
زیرا زمان توقف بخار آب در طبیعت کم (در حدود یک هفته) است و هرگونه افزایش در مقدار آن دوباره و به سرعت تنظیم می شود و در نتیجه اثر کلی آن کم است، اما زمان توقف گازهایی مانند دی اکسید کربن و متان طولانی (در حد چند صدسال) است و اختلال در میزان آنها به زودی جبران نمی شود.
● چتر وارونه
بسیار پیش آمده است که کارشناسان هنگام بحث از آلودگی هوا و دلایل آن موضوع وارونگی دما را پیش کشیده اند و آن را یکی از عوامل تشدیدکننده معمولاً در روزهای عادی در ارتفاع پایین جو، هوای نزدیک سطح زمین نسبت به هوای لایه های بالاتر، گرم تر است زیرا تابش خورشید به سطح زمین می رسد و زمین را گرم می کند، سطح زمین نیز هوای پیرامون خودش را گرم می کند. هوای گرم بالا می رود و جای هوای سرد را می گیرد و هوای سرد پایین می آید. چنین فرآیندی را جریان همرفت می نامند که باعث انتقال و توزیع یکنواخت حرارت در سراسر جو می شود، اما در عین حال می تواند از تمرکز آلاینده ها در سطح زمین بکاهد و آلاینده ها را در لایه های مختلف جو توزیع کند و از شدت آن در نزدیکی سطح زمین بکاهد. اما گاهی اوقات این ترتیب به هم می خورد و هوای نزدیک سطح زمین سردتر از هوای ارتفاع های زیاد می شود که به این پدیده وارونگی دما می گویند.
در این حالت هوای سردتر همچنان در زیر باقی می ماند و پدیده همرفت انجام نمی شود، در نتیجه هوای آلوده جابه جا نمی شود. وارونگی دما معمولاً شب ها که خورشید نیست و هوای نزدیک سطح زمین سردتر می شود، روی می دهد. هنگامی که وارونگی دما روی می دهد و جریان همرفتی متوقف می شود، پدیده های مربوط به همرفت نیز متوقف می شود و در نتیجه کاهش فعالیت های دمایی، هوا ساکن می شود و به دلیل وجود دود و غبار، هوا تیره و تار می شود.
● قاتل خاموش
گفته می شود هر ساله سه میلیون نفر در سراسر جهان به طور غیرمستقیم در نتیجه آلودگی هوا جان می دهند، اما این مرگ و میرها چندان جلب توجه نمی کند، شاید به خاطر آنکه این مرگ ها تدریجی و آرام است، نه مانند مرگ های ناشی از تصادف خودروها که یکباره روی می دهد. با این همه چندین حادثه مرتبط با آلودگی ها به شدت توجه افکار عمومی را جلب کرد؛
۱) در اکتبر ۱۹۴۸ آلودگی هوا در دونورای پنسیلوانیای امریکا موجب مرگ ۲۰ نفر و بیماری هفت هزار نفر شد.
۲) در سال ۱۹۵۲ در لندن مه دود شدیدی روی داد و طی شش روز بیش از ۴ هزار نفر مردند. طی چندماه بعد نیز هشت هزار نفر دیگر در نتیجه این آلودگی درگذشتند.
۳) در سال ۱۹۷۹ پراکنده شدن هاگ سیاه زخم از یک کارخانه جنگ افزارهای میکروبی در حومه اسوردلووسک در شوروی سابق، باعث مرگ صدها تن از شهروندان شد.
۴) شدیدترین حادثه مرتبط با آلودگی ها در سال ۱۹۸۴ در بوپال هند روی داد. در این حادثه پراکنده شدن گازهای سمی از یک کارخانه تولید مواد شیمیایی باعث مرگ دو هزار نفر و بیماری ۱۵۰ تا ۶۰۰ هزار نفر دیگر شد. بعدها شش هزار نفر از این افراد در اثر همین بیماری درگذشتند.