ปรากฏการณ์เรือนกระจก

(Greenhouse Effect)

ปรากฏการณ์เรือนกระจก เป็นกระบวนการที่โมเลกุลซับซ้อนในบรรยากาศดูดกลืนแสงอินฟราเรด (infrared) ทำให้โลกร้อนขึ้น นอกจากโลกแล้ว ดาวอังคารและดาวศุกร์ก็มีปรากฏการณ์เรือนกระจกเหมือนกัน

รูปแสดงการเกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก

Image credit: http://www.virtualsciencefair.org/2005/stro5c0/public_html/greenhouse_effect.jpg

เมื่อโลกได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์ในรูปแบบการแผ่รังสี โลกจะสะท้อนกลับไปประมาณ 30% เหลืออีก 70% ที่โลกดูดกลืนเอาไว้ ทำให้พื้นดิน ชั้นบรรยากาศ และมหาสมุทรอุ่นขึ้น เพื่อให้อุณหภูมิของโลกอยู่ในสภาวะคงตัว (steady state) คือไม่มีการร้อนหรือเย็นเกิดขึ้นรวดเร็วมาก รังสีที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์จึงควรมีปริมาณเท่าๆ กับที่รังสีอินฟราเรดที่โลกปล่อยคืนสู่อวกาศด้วย

แก๊สที่มีบทบาทสำคัญในการดูดกลืนรังสีอินฟราเรดในชั้นบรรยากาศโลก เราเรียกว่าแก๊สปรากฏการณ์เรือนกระจก (greenhouse gases) ซึ่งได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) บรรยากาศโลกตอนเริ่มแรกมีคาร์บอนไดออกไซด์สูงมากคือมีความดันถึง 50 บาร์ ทำให้โลกมีปรากฏการณ์เรือนกระจกอย่างแรง ต่อมาเมื่อโลกมีอายุประมาณ 1,000,000,000 ปี โลกเริ่มมีสิ่งมีชีวิต ต้นไม้และสิ่งมีชีวิตประเภทอื่นที่สามารถสังเคราะห์แสงได้จะดูดกลืนคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) และปล่อยออกซิเจน (O₂) ในกระบวนการสังเคราะห์แสง จนเปลี่ยนบรรยากาศโลก ต่อมา สัตว์และมนุษย์เติบโตโดยหายใจใช้ออกซิเจนและปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ ในปัจจุบันมีแก๊สคาร์บอนไดอออกไซด์เหลือน้อยมากในชั้นบรรยากาศ (เมื่อเทียบกับโลกตอนเริ่มแรก) คือน้อยกว่า 0.01 บาร์ ดังนั้น โลกจึงไม่ค่อยมีปรากฏการณ์เรือนกระจกเมื่อเทียบกับดาวศุกร์ ซึ่งยังคงเหลือคาร์บอนไดออกไซด์มากถึง 90 บาร์ ซึ่งทำให้ผิวของดาวศุกร์ร้อนถึง 460 องศาเซลเซียส (อุณหภูมิระดับนี้สามารถทำให้ตะกั่วหลอมเหลวได้) ปัจจุบันกิจกรรมอุตสาหกรรมของมนุษย์กำลังเพิ่มจำนวนคาร์บอนไดออกไซด์ และมีเทน (CH₄) ในบรรยากาศอย่างมาก ทำให้อุณหภูมิโลกโดยเฉลี่ยเพิ่มเพียงเศษองศา แต่มีผลกระทบต่างๆ เช่น

-    นักวิจัยบางท่านคิดว่าทำให้มีพายุหมุน (hurricanes, typhoons, and cyclones) มากขึ้น

-    ทำให้ธารน้ำแข็ง (glaciers) ละลายเร็วขึ้น ซึ่งทำให้ระดับทะเลสูงขึ้นเล็กน้อย

-    มีผลกระทบต่อระบบนิเวศน์ โดยเฉพาะในทะเล

ส่วนในอนาคตยังไม่ชัดเจนว่าจะมีผลกระทบอย่างไรบ้าง แต่คาดว่าอาจจะมีผลต่างๆ ดังนี้

-    อาจมีพายุเพิ่มขึ้น

-    หากแผ่นน้ำแข็งที่แอนตาร์กติก (Antarctica) ละลาย จะทำให้ระดับน้ำทะเลอาจสูงขึ้น 3 เมตร ภายใน 100 ปี

-    บางพื้นที่สภาพอากาศจะร้อน และแห้งแล้งขึ้น บางพื้นที่สภาพอากาศจะชื้น หรืออุดมสมบูรณ์มากขึ้น

อย่างไรก็ตาม ยังไม่ชัดเจนว่าหากมนุษย์เลิกปล่อยสารเคมีที่เป็นแก๊สปรากฏการณ์เรือนกระจกแล้ว ธรรมชาติจะกลับมาสมดุลใหม่หรือเปล่า หรือใช้เวลาเท่าไร

อ้างอิง

-    Lecture Note on Astrophysics by Prof. David  Ruffolo

-    http://en.wikipedia.org/wiki/Greenhouse_effect