توضیحی در مورد نحوه کار گلخانه
به احتمال زیاد بر اساس شفافیت متفاوت شیشه در برابر تابش خورشیدی و مادون قرمز حرارتی بوده است. شیشه در برابر بیشتر طول موجهای تابش خورشیدی شفاف است، اما در برابر طول موجهای بسیار بلندتر (مادون قرمز حرارتی) که توسط گیاهان و خاک داخل گلخانه ساطع میشوند، عملاً مات است. تابش خورشیدی میتواند وارد گلخانه شود، جایی که توسط هر چیزی که در داخل گلخانه است جذب شده و آن را گرم میکند. با این حال، طول موجهای بلندتر ساطع شده توسط سطوح گرم شده نمیتوانند از طریق شیشه خارج شوند، بنابراین گرما همچنان افزایش مییابد - حداقل توضیح مرسوم اینگونه است.
با این حال، به نظر میرسد گلخانههای پلی اتیلنی تقریباً به خوبی گلخانههای شیشهای کار میکنند - و پلی اتیلن تقریباً به همان اندازه که در برابر تابش خورشیدی شفاف است، در برابر تابش مادون قرمز حرارتی نیز شفاف است. پس چرا یک گلخانه در یک روز آفتابی اینقدر گرم میشود؟
چه زمین لخت باشد و چه پوشیده از گلخانه، تابش خورشید را جذب کرده و گرم میشود. افزایش دما به هوای کنار زمین هدایت میشود. سپس آن هوا گرم و منبسط میشود و در نتیجه چگالی کمتری نسبت به هوای بالاتر پیدا میکند. هوای سبکتر بالا میرود و به هوای خنکتر و متراکمتر اجازه میدهد تا جای خود را در سطح بگیرد و گرمای بیشتری را از زمین گرم شده جذب کند
بنابراین، تابش جذب شده توسط زمین صرف گرم کردن لایهای از هوا میشود. در یک روز آفتابی تابستان، لایه هوای گرم شده روی زمین باز میتواند به راحتی تا یک مایل یا بیشتر عمق داشته باشد و از آنجایی که این گرما در چنین توده بزرگی (یک لایه عمیق هوا به علاوه یک لایه بسیار نازک از خاک و پوشش گیاهی) پخش میشود، افزایش دما توسط مقدار زیادی از موادی که باید گرم شوند، رقیق میشود. (به این فکر کنید که دمای یک کتری بزرگ پر از آب که به مدت پنج دقیقه روی اجاق گاز داغ قرار دارد، چقدر آهسته افزایش مییابد.)
در یک گلخانه، این اختلاط به لایه هوای محبوس در زیر سقف محدود میشود، بنابراین توده بسیار کمتری برای گرم شدن وجود دارد. اساساً، کتری بزرگ پر از آب با کتری دیگری با نیم اینچ آب در کف آن جایگزین شده است و در نتیجه آب بسیار سریعتر گرم میشود. این همچنین توضیح میدهد که چرا تهویه در جلوگیری از گرم شدن بیش از حد گلخانه بسیار مهم است. (یک ماشین بسته در زیر نور خورشید به دلیل همین مکانیسم گرم میشود.)
از قضا، "اثر گلخانهای" بدنام واقعاً همانطور که (به طور نادرست) تصور میشد گلخانه یک باغبان عمل میکند، عمل میکند: دی اکسید کربن، متان، بخار آب و سایر گازهای مشابه در جو، اجازه میدهند تابش خورشیدی به سطح زمین منتقل شود، اما مانع از بازتاب طول موجهای مادون قرمز حرارتی به فضا میشوند.
(توضیح قدیمی)
در مورد نحوه عملکرد گلخانه نیز تا حدودی در توضیح اینکه چرا دمای شب در یک گلخانه گرمتر از دمای باغ بدون محافظ است، مرتبط است. گرمای ذخیره شده روز پس از غروب خورشید همچنان توسط زمین تابش میشود، بنابراین زمین و گیاهان خنک میشوند. خنک شدن هوا در نزدیکی زمین از طریق جو پخش نمیشود، زیرا هوای خنک شده متراکمتر از هوای بالای آن است. اما در گلخانه، خنک شدن از سقف گلخانه شروع میشود. گرمای ذخیره شده از ارتفاع کامل گلخانه در طول شب در دسترس است و گیاهان هرگز خیلی سردتر از هوا نمیشوند. این فرآیند را میتوان با افزایش جرم حرارتی گلخانه، مثلاً با ذخیره بشکههای آب سیاه رنگ در زیر نیمکتهای گیاهان، کارآمدتر کرد و در عین حال، گرمای بیش از حد در طول روز را به حداقل رساند.
اثر تابشی شبانه حتی با گلخانه پلیاتیلنی نیز کار میکند، زیرا اولین چیزی که با شروع خنک شدن هوا اتفاق میافتد این است که مقداری از آب هوای مرطوب گلخانه در داخل سقف گلخانه متراکم میشود. آب، مانند شیشه، در برابر مادون قرمز حرارتی مات است، بنابراین گلخانههای پلیاتیلنی و شیشهای عملاً در رفتار شبانه خود یکسان هستند - البته به شرطی که آبیاری گیاهان گلخانهای را فراموش نکرده باشید!
