year2012
از زماني که زمين بوجود آمده، انرژي گرمايي هم در آن وجود داشته است. معادل لاتين انرژي گرمايي "ژئوترمال انرژي"((Geothermal Energy )) است که ازدو جزء "ژئو" به معني زمين و "ترمال" که معني حرارت را در دل خود دارد تشکيل شده است.

درون تخم مرغ بسيار به آن چه که در درون زمين مي بينيم، شبيه است. زرده بسيار شبيه هسته ي زمين است و سفيده ي آن را مي توان به جاي جبه در نظر گرفت و پوسته بسيار نازک سفيد رنگي که تخم مرغ را احاطه کرده و در صورتي که تخم مرغ را پوست بکنيم قابل مشاهده است، همان پوسته زمين خواهد بود.
درست زير پوسته زمين و بالاي جبه، لايه مذابي از صخره هاي مذاب معدني است که "ماگما" ناميده مي شوند و پوسته زمين روي اين لايه "ماگما" شناور است. اما هنگامي که ماگما از طريق آتشفشان ها از پوسته زمين عبور کرده و به سطح مي آيد آن را گدازه آتشفشاني مي ناميم.
به ازاء هر 100 متري که ما به هسته ي زمين نزديک مي شويم،دماي زمين در حدود 3 درجه سلسيوس بالا مي رود. به بيان ديگر به ازاء هر 328 فوتي که به عمق زمين مي رويم، دما 5.4 درجه فارنهايت زياد مي شود. در نتيجه اگر ما حدود 10000 فوت به عمق زمين نزديک شويم، دما براي جوشاندن آب کافي به نظر خواهد رسيد.

در عمق هاي بسيار زياد، گاهي آب در تماس با صخره هاي داغ تبديل به آب در حال جوش يا بخار آب مي شود. اين آب داغ مي تواند به دمايي بيش از 300 درجه فارنهايت (148 درجه سلسيوس) هم برسد. اين دما از دماي آب جوش بسيار بالاتر است (212 درجه فارنهايت يا 100 درجه سانتي گراد) ولي اين آب ابداً به بخار تبديل نمي شود چراکه امکان تماس با هوا را ندارد.
وقتي که اين آب جوش از طريق شکاف هاي زمين به سطح مي آيد، ما آن را چشمه آب گرم مي ناميم. مانند تصوير چشمه آب گرمي که در پارک ملي "يلو استون" در تصوير سمت چپ آمده است.
گاهي هم بصورت بخار گرم به هوا مي رود. مانند تصوير آب فشاني که در تصوير زير قابل مشاهده است.

در حدود 10000 سال پيش، سرخ پوست هاي شمال آمريکا از چشمه هاي آب گرم براي پخت و پز استفاده مي کرده اند. بسياري از قبايل جنگجو هنگام حمام کردن در کنار اين چشمه ها در صلح کامل کنار هم زندگي مي کرده اند. هرکدام از چشمه هاي آب گرم بزرگ آمريکا به يکي از قبايل اصلي آن کشور مربوط بوده است. چشمه هاي گرم کاليفرنيا و آبفشان هاي" ناپا" که براي قبايلي که در آن منطقه مي زيسته اند از اماکن مهم و مقدس به شمار مي رفته اند.
در منطق ديگري هم در گوشه و کنار جهان، مردم ازچشمه هاي آب گرم براي آرامش و استراحت استفاده مي کنند. در رم باستان مکان هايي براي لذت بردن از حمام آب گرم در کنار اين چشمه ها ساخته شده بود و ژاپني ها هم قرن ها از اين چشمه ها چنين استفاده اي مي کرده اند.
مردم امروزه از آب گرم طبيعي در استخرها و براي مقاصد درماني استفاده مي نمايند. گاهي آب گرم مي تواند براي گرم نگه داشتن ساختمان به منظور ايجاد فضاي مناسب براي برخي گياهان خاص استفاده شود. مانند خانه سبز که تصويرش را در مقابل مي بينيد.
در "سان برنارديو" در جنوب کاليفرنيا از آب گرم براي گرم نگه داشتن ساختمان ها در فصل زمستان استفاده مي شود.

آب گرم چندين مايل در لوله هاي عايق حمل مي شود تا به ساختمان هاي شهر مي رسد. مرکز شهر، جان پناه حيوانات، مرکز سالمندان، بنگاه هاي مسکن، هتل و مراکز تهويه به اين شيوه گرم نگه داشته مي شوند.
در کشور ايسلند، بسياري از ساختمان ها و حتي استخرهاي شنا در پايتخت و جاهاي ديگر از آب گرم شده توسط انرژي دروني زمين استفاده مي کنند. اين کشور حداقل 25 آتشفشان و تعداد زيادي آبفشان و چشمه آب گرم را در دل خود جاي داده است.

از آب گرم و بخار آب درون زمين با استفاده از تأسيساتي مي توان در توليد الکتريسيته استفاده کرد.
به عنوان مثال در کاليفرنياي آمريکا، 14 منطقه وجود دارد که در آن از انرژي گرمايي زمين براي توليد الکتريسيته استفاده مي کنند. نقاط قرمز نشان داده شده روي اين نقشه نقاط حاوي انرژي گرمايي هستند. بعضي از اين نقاط به دليل کوچک بودن، دور بودن يا کافي نبودن دماي آبٍ منابع شان هنوز مورد بهره برداري قرار نگرفته اند.
? مناطق آبفشاني در شمال سانفرانسيسکو.
? در شمال غرب ايالت کنار آتشفشان لاسن در پارک ملي.
? در محوطه درياچه ماموت، مجاور آتشفشان بزرگ قديمي.
? چشمه هاي آب گرم کوزو در اينيوکانتري.
? دره بزرگ جنوب.
بعضي از اين مناطق به قدري آب گرم و بخار آب دارند که مي توان از آن در توليد الکتريسيته استفاده کرد. حفره هايي درون زمين ايجاد مي شوند و لوله هاي عايقي آب گرم را به سطح زمين مي آورند.
شما مي توانيد لوله هايي که براي اين منظور مقابل يک مرکز انرژي گرمايي زمين هستند را در شکل ببينيد. اين مرکز آبفشاني که در مطلب (انرژي براي حمل و نقل )، از آن صحبت خواهيم کرد، در مرکز آبفشاني کاليفرنيا قرار دارد.

نيروگاه هاي انرژي گرمايي مشابه هر نيروگاه ديگري عمل مي کنند، با اين تفاوت که در آن ها از سوخت براي تبديل آب به بخار استفاده نمي شود. گرم شدن آب توسط زمين انجام مي شود و وارد توربين هاي خاصي مي شود. پره هاي توربين مي چرخند و محور توربين به موتور برقي متصل شده است که براي توليد الکتريسيته از آن استفاده مي شود. پس از آن بخار در برج سرمايش مجدداً به آب سرد تبديل مي شود.
"دودي" که در تصوير سمت راست از کارخانه خارج مي شود در واقع دود نيست. بخار آبي است که در مرحله سرمايش توليد مي شود. اين آب سرد را مي توان مجدداً درون زمين پمپ کرد تا دوباره گرم شود.
آب داغ به توربين وارد و از آن خارج مي شود و باعث چرخش مولد مي شود و الکتريسيته توسط اين ژنراتورها توليد مي شود و از طريق کابل هاي برق به خانه، مدرسه و ... منتقل مي شود. در مورد خطوط انتقال در مطلب (سيستم انتقال الکتريسيته ) اطلاعاتي به دست آورده ايم.
نيروگاه گرمايي در کاليفرنياي آمريکا، تقريباً نيمي از الکتريسيته اي را که از انرژي گرمايي زمين به دست مي آيد، به تنهايي توليد مي کند. اين نيروگاه انرژي لازم را براي 2 ميليون خانه تأمين مي نمايد.
از آن جايي که هرچه به سمت عمق زمين مي رويم، دما افزايش مي يابد، لايه هاي رويي زمين نبايد چندان گرم باشند.
تقريباً همه جا روي سياره ي ما، 10 فوت اوليه را که به عمق زمين نزديک مي شويم دما بين 50 تا 60 درجه فارنهايت (10 تا 15 درجه سانتي گراد) ثابت باقي مي ماند. اگر شما به زير زمين خانه يا غار مانندي برويد، مي بينيد که هوا در اين ناحيه تقريباً هميشه خنک است.
انرژي گرمايي زمين يا منابع گرمايي پمپ شونده توسط سيستم مي توانند از اين دماي ثابت براي گرمايش يا سرمايش ساختمان استفاده نمايند. درون لوله هايي به اين منظور از ماده اي ضد يخ ( شبيه آنچه در رادياتور اتوموبيل به کار مي رود) مي چرخد.
در زمستان، گرما از زميني که گرم تر است، به لوله ها رسيده و از طريق پمپ ها هواي خانه ها يا محل کارمان گرم مي شود. هنگامي هم که هوا گرم است، اين فرآيند بطور معکوس انجام مي شود و گرماي هوا از طريق لوله هاي انتقال دهنده به زمين، که گرماي کم تري دارد، منتقل مي شود. از گرماي انتقال داده شده در تابستان مي توان براي گرم کردن آب نيز استفاده کرد.
آیا شما تا حالا یك گلخانه دیده اید؟ گلخانه یك اتاق شیشهای است كه نور خورشید از شیشههای آن به داخل میتابد و هوای گلخانه را گرم میكند اما شیشههای گلخانه اجازه نمیدهند كه این هوای گرم از گلخانه خارجشود.جو یا هوایی كه در اطراف ماست، شبیه یك گلخانه است گازهای گلخانهای در جو درست مثل شیشههای گلخانه عمل میكنند نور خورشید پس از عبور از لایههای گازهای گلخانهای وارد جو زمین میشود. زمانی كه نور خورشید به سطح زمین میرسد، مقداری از انرژی گرمایی آن توسط خاك، آب و سایر موجودات جذب میشود. مقداری هم در جو زمین میماند و باقیمانده آن به فضا برمیگردد. اگر مقدار گازهای گلخانهای در جو از حد طبیعی آن بالاتر باشد، انرژی كمتری به فضا برمیگردد، در نتیجه جو زمین گرم تر میشود و به دنبال آن دمای كره زمین بالا میرود.اثر گلخانهای، كره زمین را به اندازهای گرم نگه می دارد كه ما انسان ها بتوانیم بر روی آن زندگی كنیم اما اگر اثر گلخانه ای شدت یابد، ممكن است دمای زمین به قدری زیاد شود كه ما و بقیه گیاهان و جانوران نتوانیم گرمای آن را تحمل كنیم.
گازهایی که باعث اثر گلخانهای در جو میشوند، به گازهای گلخانهای معروفند. این گازها میتوانند تا مدت زیادی حرارت را در خود نگه دارند، و امروزه اضافه شدن بیش از حد گازهای گلخانهای به جو زمین، باعث افزایش دمای زمین شدهاست. از مهمترین این گازها میتوان از بخار آب و دیاکسیدکربن نام برد. از دیگر گازهای گلخانهای میتوان متان را نام برد که دراثر خوردن چوب توسط موریانه تولید میشود.
گازهای گلخانهای عبارتاند از ترکیبات گازی که در «اثر گلخانهای» نقش دارند. عمده ترین گازهای طبیعی از این دسته عبارتاند از: بخار آب (۶۰ درصد)، دی اکسید کربن (۲۶ درصد) و اوزون. دیگر گازها که اهمیت کمتری دارند عبارتاند از: متان، اکسید نیتروژن، سولفید هگزافلوراید، هالوکربنها مثل فرئون و دیگر CFCها.
ترکیبات گازی عمده اتمسفری یعنی اکسیژن و نیتروژن (N2 and O2) جزء گازهای گلخانهای محسوب نمیشوند به این دلیل که گازهای دو ملکولی همسان مثل: N2, O2, H۲ و غیره نقشی در جذب اشعه فروسرخ ندارند.
فعالیتهای صنعتی و کشاورزی انسانها در افزایش این گازها نقش دارند. بیشترین اثر فعالیتهای انسانی بر افزایش گاز دی اکسید کربن است. موارد زیر نمونهای از نقش انسان در افزایش این گازها میباشند:
• سوختهای فسیلی و جنگل زدایی – افزایش دی اکسید کربن.
• چرای دامها و کشتهای غرقابی مثل برنج - افزایش غلظت متان.
• استفاده از CFCs در یخچال و فریزر و مبردها و ... .
علت
خورشید میتابد و زمین را گرم میکند. بخشی از نور هنگام ورود به جو منعکس میشود و باقی آن وارد اتمسفر شده و به زمین میرسد و آن را گرم میکند. زمین که گرم شده، شروع به تابش میکند. زمین مقداری از این انرژی ای در سالهای اخیر بیشتر شده و زمین در حال گرم شدن است. متان و CFC انرژی بیشتری را به دام میاندازند، اما دی اکسیدکربن مهمترین بخش گازهای گلخانهای است، زیرا حجم بیشتری از آن در اتمسفر وجود دارد.احتراق سوختهای فسیلی ( زغال سنگ، نفت و گاز ) دلیل اصلی ازدیاد بیش از حد دی اکسیدکربن است. اما برخی دیگر از دانشمندان با این نظر مخالفند. آنها میگویند که مطالعات انجام شده عموماً بر پایه مدلسازیهای کامپیوتری است و آب و هوای زمین بسیار پیچیده تر از آن است که بتوان رفتار آن را پیش بینی کرد. اما مطالعاتی که در سال ۲۰۰۱، توسط تیمی از محققان انگلیسی انجام شد، نشان میدهد که طبق اصلاعات ماهوارهای ۳۰ سال گذشته، تشعشعی که از زمین به فضا فرستاده میشود، کاهش یافتهاست. این یعنی اثر گلخانهای همگام با تولید بیشتر گازهای گلخانهای، افزایش پیدا کردهاست.
پروتکل کیوتو
این معاهده با هدف موظف ساختن کشورهای جهان به کاهش اثرات گازهای گلخانهای و تبعات منفی گرم شدن زمین، میان کشورهای جهان به امضا رسید. معاهده در محل کیوتوی ژاپن و در دسامبر ۱۹۹۷ تنظیم شد و از مارچ ۱۹۹۸ جهت امضاء کشورهای مختلف ارائه شد و در ۱۵ مارچ ۱۹۹۹ نهائی شد. در این معاهده مشخص شده که تا چه سال و تا چند درصد از گازهای گلخانهای کاسته شود. و گازهای مورد نظر عبارتاند از: دی اکسید کربن، متان، اکسید نیتروژن، سولفورهگزافلوراید، HFCها و PFCها. همچنین کشورهای ثروتمند ضمن متعهد شدن به اجرای مفاد این عهدنامه موظف به کمک به دیگر کشورها در این زمینه شدند.
' متان چگونه تولید میشود؟' وقتی که شما:
• زباله هایتان را به محل دفن زباله میفرستید،
• حیواناتی مثل گاو، گوسفند و ... را برای تولید لبنیات و گوشت پرورش میدهید،
• در شالیزار برنج میکارید،
• زغالسنگ استخراج میکنید.
اتومبیلها و کارخانههایی هم که مایحتاج روزانه ما را تولید میکنند، مقادیر زیادی از انواع گازهای گلخانهای را به هوا میفرستند.
چرا نمیخواهیم زمین گرمتر بشود؟
بعضی وقتها مسائل کوچک میتوانند به مشکلات بزرگی تبدیل شوند! مثلاً به مسواک زدن دندانهایتان فکر کنید. اگر شما یک روز مسواک نزنید، هیچ اتفاق خاصی نمیافتد، اما آیا میدانید اگر یک ماه دندانهایتان را مسواک نزنید، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ این همان چیزی است که برای زمین نیز اتفاق میافتد. اگر دمای هوا فقط چند روز، بالاتر از حد طبیعی باشد، چندان مهم نیست- چون دمای زمین تقریبا ثابت میماند. اما اگر دمای هوا مدت زیادی بطور مداوم بالا برود، کره زمین با مشکلاتی مواجه خواهد شد.
دمای متوسط زمین در طول قرن گذشته تقریبا ۵/۰ درجه سانتیگراد افزایش یافتهاست؛ دانشمندان انتظار دارند که در طول ۱۰۰ سال آینده متوسط دمای زمین ۵/۱ تا ۵/۳ درجه سانتیگراد افزایش یابد. شاید فکر کنید "این که چیزی نیست"، اما همین مقدار میتواند آب و هوای زمین را به طور بی سابقهای تغییر دهد. زمانیکه این پدیده رخ دهد، ممکن است تغییرات بزرگی در سطح آب اقیانوسها، مزارع کشاورزی و هوایی که تنفس میکنیم یا آبی که مینوشیم، رخ دهد.
چه اتفاقی ممکن است بیفتد؟
در صورتیکه آب و هوا تغییر کند، آب و هوای جایی مثل شهرکرد- که هوای سرد و کوهستانی دارد- گرمتر میشود یا مثلاً هوای بندر عباس گرم و خشک تر میشود. البته ممکن است تغییر آب و هوا برای شهرکردیها خوشایند باشد، اما همه تاثیرات ناشی از آن خوشایند نیست. زیرا ممکن است این تغییرات با افزایش بلایای طبیعی مثل سیل و طوفان همراه باشد.
اگر دمای کره زمین زیاد شود، تعداد روزهای گرم سال افزایش مییابد و در نتیجه بیماریهای ناشی از گرما مثل گرمازدگی و مالاریا زیاد میشود. بد نیست بدانید که معمولاً کودکان و سالمندانی که در کشورهای فقیر زندگی میکنند، بیشتر در معرض خطر ابتلاء به این بیماریها قراردارند. زیرا این کشورها سرمایه لازم برای مبارزه با این بیماریهارا ندارند.
با گرم شدن آب و هوا و تاثیر آن بر مزارع کشاورزی، منابع غذایی انسانها کاهش مییابد، آب بیشتری بخار میشود و در نتیجه انسانها با کمبود آب شیرین مواجه خواهندشد. این تغییرات بر روی حیوانات و گیاهان هم تاثیر منفی میگذارد. اگر این تغییرات به آرامی اتفاق بیفتد، جانوران و گیاهان خود را با آن وفق میدهند، اما اگر این تغییرات خیلی سریع اتفاق بیفتد، حیات وحش با خطرات جدی روبرو میشوند. مثلاً پرندگان و جانورانی که در فصلهای مختلف سال به جاهای دیگر مهاجرت میکنند، ممکن است مکان مناسبی را برای مهاجرت پیدا نکنند و یا غذایی برای خوردن نداشتهباشند.
مقدار آب دریاها در اثر ذوب شدن یخهای قطبی افزایش مییابد و از سوی دیگر بر اثر افزایش دما، آب دریاها و اقیانوسها منبسط میشود. اگر آب اقیانوس منبسط شود، فضای بیشتری را اشغال میکند و در نتیجه سطح آب دریاها بالا میآید. سطح آب دریا ممکن است در قرن آینده چند سانتیمتر یا حداکثر ۱ متر بالا بیاید. در اینصورت مردمی که خانههایشان در کنار ساحل دریا قرار دارد و جزیرهنشینان، خانههای خود را از دست میدهند و مزارع ساحلی هم به زیر آب میروند. در اثر بالا آمدن آب دریا منابع آب شیرین نیز غیرقابل استفاده میشوند.
این کارشناسان اعلام کردند این سرد شدن دمای زمین احتمالا پنج تا ده سال به طول خواهد انجامید و لازم است که جهانیان خود را در برابر آن آماده سازند. به عقیده دیوید کینگ مشاور سابق علمی دولت انگلیس(2000 تا2007) ، نوسان اقیانوس اطلس شمالی ( اختلاف فشار بین مرکز فشار جوی قدرتمند اسور و فشار پایین ایسلند) که پدیده بسیار شناخته شده ای نزد کارشناسان هواشناسی است علت توالی زمستان های سرد و تابستان های گرم را در اروپا توضیح می دهد. وی خاطر نشان کرد :" بسامد این نوسان متغییر است و به این سبب است که پیش بینی ها دشوار می شود اما آخرین بار که ما شاهد این نوع از نظام کاهش فشار بودیم دهه هزار ونهصد وشصت بود." وی افزود:" در آن دوره ، این زمان بین پنج تا ده سال با زمستان های بسیار سرد و تابستان های گرم توام بود و اگر ما در این نوع دوره قرار داشته باشیم سفارش من این است که خود را در برابر آن آماده کنیم." دولت انگلیس به سبب فقدان آمادگی در برابر شرایط نامساعد جوی ( ناکافی بودن ذخایر نمک و تجهیزات برف روبی) و همچنین فلج شدن حمل ونقل با انتقادات شدیدی مواجه است. به گزارش پایگاه اینترنتی خبرگزاری روماندی نیوز از لندن، فیلیپ هاموند وزیر حمل ونقل انگلیس اعلام کرد به زودی با مشاور علمی دولت مشورت خواهد کرد تا بداند آیا انگلیس باید منتظر زمستان های سردتر باشد و آیا سرمایه گذاری های بلند مدت در این خصوص باید انجام شود یا خیر. کینگ اعلام کرد:" توصیه من این است که ما آماده شویم .
این وضع ممکن است تکرار نشود اما اگر این وضع دوباره تکرار شود و ما آماده نشویم، خطر اقتصادی ان بسیار مهم است ." جان هاموند سخنگوی هواشناسی انگلیس به خبرگزاری فرانسه اعلام کرد مرحله سرد ظاهرا از سه سال پیش آغاز شده است:" انگلیس دو زمستان ( 2008/2009 و 2009/2010 ) با دماهای پایین تر از میانگین های فصلی داشت." دسامبر دوهزار وده هم اکنون سردترین ماه دسامبر در انگلیس از سال هزار ونهصد وده محسوب می شودهرچند که هنوز برای اظهار نظر درباره کل زمستان بسیار زود است. وی خاطر نشان کرد سرانجام انگلیس قرار است شاهد زمستان های ملایم تر ومرطوب تری در چارچوب گرم شدن جهان به سبب فعالیت های انسانی باشد.