محیط زیست به زبان ساده. قوانین ترمودینامیک (6)

قوانین ترمودینامیک ( حرکت گرما)

اما ببینیم انرژی وارده به کره زمین در نهایت چه می شود و به کجا می رود. در این جا لازم است به اختصار به برخی قوانین حرکت گرما (علم ترمودینامیک) اشاره کنیم. طبق قانون اول ترمودینامیک انرژی نه خلق می شود و نه نابود می شود و فقط از صورتی به صورت دیگر تبدیل می گردد و طبق قانون دوم ترمودینامیک در هر تبدیل انرژی مقداری از آن به صورت انرژی گرمایی پست و کم کیفیت در می آید و در واقع تلف می شود . مثلا وقتی در اتوموبیل خود بنزین می ریزیم و آن را روشن می کنیم تمام انرژی بنزین مصرف می شود و به همان اندازه انرژی تولید می کند. اما بخش کوچکی از این انرژی به صورت انرژی پر قدرت صرف راه اندازی خودرو می شود و بقیه به صورت انرژی گرمایی غیر قابل استفاده آزاد می شود.در نتیجه خودرو گرم می شود و اگر شما کنار آن بایستید این گرما را حس می کنید. برای همین است که در شهری که تعداد زیادی اتوموبیل وجود دارد هوا گرم تر از جایی است که هیچ اتوموبیلی در آن تردد ندارد. به همین ترتیب وقتی گیاهان انرژی خورشیدی را در خود ذخیره می کنند آن را مصرف نیز می کنند . مقداری از انرژی ذخیره شده در اندام های گیاهان و درختان می ماند. مقداری از آن نیز صرف تامین انرژی خود گیاه می شود. در واقع بیش از نیمی از انرژی ذخیره شده در عمل فتوسنتز بلافاصله توسط خود گیاه برای ادامه زندگی سلول های زنده آن مصرف می شود. گیاه قندی را که خود ساخته تجزیه می کند و انرژی موجود در آن را به مصرف می رساند و آن را برای بقای خود به جریان می اندازد. این عمل را تنفس گیاه می گویند. در واقع تنفس نقطه مقابل فتوسنتز است وطی آن قند با اکسیژن ترکیب می شود و آب و گاز کربنیک ایجاد می کند. اما در این تبدیل انرژی هم تنها بخش کمی صرف تنفس و زندگی گیاه می شود و بخش زیادی از آن به صورت انرژی گرمایی پست آزاد می شود و محیط اطراف خود را گرم می کند. این که در درختزارها و مناطق پر درخت شب ها هوا گرم تر از مناطق کویری و یا بیابان های بدون درخت است تا حدی ناشی از همین تبدیل انرژی است.پس تمام این انرژی مصرف شده در جهان خواه آن را گیاهان مصرف کرده باشند خواه حیوانات یا انسان ها همه و همه در نهایت پس از مصرف به صورت انرژی گرمایی پست در می آید، یعنی آن انرژی که کار فعالی نمی تواند انجام دهد و تنها محیط را گرم می کند.

لستر آر براون متفکر بزرگ محیط زیست

همان طور که قبلا گفتیم حدود 30 درصد پرتو خورشیدی وارده به جو زمین بلافاصله پس از ورود، توسط ابرها و مواد شیمیایی و گرد و غبار و یا سطح زمین منعکس می شود و به فضا باز می گردد. 70 درصد باقی مانده نیز پس از تبدیل های متعدد بالاخره بصورت انرژی حرارتی پست (امواج مادون قرمز) در می آید. این انرژی به همان صورت به فضا بازمی گردد. این انرژی را پرتو زمینی نامیده اند یعنی انرژی حرارتی کم کیفیتی که از تبدیل انرژی خورشیدی حاصل شده و به فضا باز می گرد و هر چیز که مانع باز گشت آن به فضا شود موجب گرم شدن کره زمین می شود. پس می بینیم که در نهایت همان مقدار انرژی که به زمین وارد شده به صورت پرتو قدرت انعکاسی و پرتو زمینی از آن خارج می گردد و این جریان همچنان و پیوسته ادامه دارد. انرژی خورشیدی دایما به زمین می رسد و به موجودات روی زمین جان می بخشد و به اشکال مختلف مورد استفاده قرار می گیرد و سر انجام بخش عمده آن به شکل انرژی حرارتی پست به فضا باز می گردد . این انرژی در تمام اکوسیستم های کره زمین سیر می کند.
اما گفتیم که هر چیز مانع بازگشت پرتو زمینی به فضا شود موجب گرم شدن کره زمین می شود و متاسفانه این موانع در سال های اخیر بسیار زیاد شده است. پرتو زمینی ، یعنی انرژی گرمایی پستی که از زمین به سوی فضا می رود در جو زمین با مولکول های گوناگون شیمیایی برخورد می کند. برخی از این مولکول ها مانند مولکول های گاز کربنیک این گرما را جذب می کند و نمی گذارد همه آن به فضا برگردد و بخشی از آن را به سطح زمین باز می گرداند. نتیجه کار آن است که گرمای بیش تری در سطح زمین باقی می ماند و کره زمین گرم تر می شود. در چند دهه اخیر که میزان احتراق چوب و نفت و بنزین و گازوییل و زغال سنگ افزایش یافته و مقدار زیادی گاز کربنیک ایجاد شده است هوای کره زمین نیز گرم تر شده است. (1)
این گرم شدن بر زندگی انسان ها اثر بدی گذاشته. مثلا باعث شده توفان های شدید تری ایجاد شود. وقتی گرما زیاد شد آب بیش تری از اقیانوس ها تبخیر می شود و بخار آب بیش تری تولید می شود. آبی که به فضا می رود باید در جایی فرود آید. در نتیجه معمولا در مناطقی از کره زمین که هوای سردتری دارد حجم بیش تری از آب فرود می آید و گاه سبب توفان می شود. به همین علت در سال های اخیر تعداد توفان های شدید هم بیش تر شده و توفان هایی رخ می دهد که در تاریخ کم نظیر است مثل توفان کاترینا که در سال 1384 شمسی در لوئیزیانای آمریکا رخ داد و با وجود تخلیه سریع مردم شهر حدود 1450 نفر را کشت و دو میلیارد دلار خسارت بر جای گذاشت و آن قدر شدید بود که هنوز هم منطقه نیو ارلئان به وضع عادی بر نگشته. در سال 1988 میلادی یکی از دانشمدان ناسا به نام جیمز هانسن برای اولین بار گرم شدن کره زمین را در جلسه ای مقابل کنگره آمریکا با اسناد علمی فراوان نشان داد. ما اکنون در واقع به همین علت وارد عصر جدیدی شده ایم، عصرتغییرات آب و هوایی سریع و غالبا غیرقابل پیش بینی .در واقع اکنون قاعده جدید آب و هوا تغییر است. 25 سالی که گرم ترین سال های ثبت شده جهان هستند همگی از سال 1980میلادی بدین سو بوده اند و از سال 1880 میلادی که ثبت درجه حرارت جهانی آغاز شد تا کنون ده سالی که گرم ترین سال ها بوده اند همگی بعد ازسال 1996رخ داده اند. (2)

پروفسور جیمز هانسن دانشمند ناسا، اول بار او مساله گرم شدن کره زمین را طرح کرد.

1- نقل و اقتباس از كتاب زيستن در محيط زيست نوشته پروفسور جي تي ميلر و ترجمه استاد أرجمند محيط زيست آقاي دكتر مَجِيدٌ مخدوم چاپ انتشارات دانشگاه تهران
2- نقل از کتاب پلان ب 4، نجات محیط زیست، نوشته لستر براون، ترجمه حمید طراوتی انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد ، چاپ دوم فصل سوم.