تأثير الصوب الزجاجية... لماذا تستطيع الطاقة الشمسية الدخول عبر الزجاج ولكنها لا تستطيع الخروج منه؟ لماذا تتجمع الطاقة هكذا في حين ان الزجاج يعد من الموصلات الحرارية؟

يعد الزجاج شفافاً بالنسبة لبعض الإشعاعات ولكنه معتم لاشعاعات اخرى خاصة للأشعة تحت الحمراء وضوء الشمس يحتوي على كل انواع الأشعاعات اقصى انبعاث لها يقترب الى اللون الأصفر ، جزء كبير من هذه الأشعاعات تدخل الى داخل البيت الزجاجي ( الا الأشعة تحت الحمراء بالطبع) فيتم امتصاص تلك الأشعاعات من خلال الأشياء التي توجد داخل البيت الزجاجي مما يرفع من درجة حرارته وهكذا تشع هذه الأشياء بالضوء ولكن مع ارتفاع درجات الحرارة يدخل الأنبعاث في نطاق الأشعة تحت الحمراء فبنحبس داخل البيت الزجاجي وبالطبع يعد الزجاح (كأي جسم) موصلاً للحرارة (ولكنه موصل غير جيد) ولكن الآلية هنا مختلفة عما سبق حيث يحدث التبادل الحراري مباشرة بين الزجاج والهواء المحيط به وتعد هذه الآلية اقل فاعلية من الإشعاع و لكنها موجودة وهي التي تحد من درجات الحرارة بداخل الصوبه.

يبدو الزجاج شفافاً فقط لأعيننا أي بالنسبة للأشعة الضوئية التي يمكن لشبكية العين رؤيتها فنحن نعرف مثلا ان الأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء أشعة موجودة إلا أن شبكية العين لا يمكن ان تراها ويمكننا التفريق بينها وفقا لطول الموجة وهذا ما تقوم الألوان بتميزه (فاللون البنفسجي يكون عن طرف الطيف والأحمر عند الطرف الأخر) ويمكن للخامات المختلفة ان تكون شفافة لبعض اطوال ال الموجات ولا تكون كذلك للبعض الاخر وهكذا تكون العضلات والشحوم شفافة عند تعرضها لأشعة X في حين لا تكون العظام كذلك مما يسمح لنا بتصوير هذه الأخيرة ( تطويراً إشعاعياً) وهكذا يكون الزجاج شفافاً لأشعة الضوء المرئية ولكن ليس في حالة الأشعة تحت الحمراء وكذلك يكون غاز الكاربون شفافاً في الضوء المرئي ولكنه يكون غير ذلك بالنسبة للأشعة تحت الحمراء، فالشمس تبعث لنا بكل طاقتها في صورة اشعة ضوئية تكون موجاتها ضعيفة الطول ( اي تكون مرئية وفوق بنفسجية وذلك يرجع لدرجة حرارتها المرتفعة جدا وتدخل تلك الطاقة في المنزل الزجاجي (الصوبة) وتعمل على تسخين كل ما يوجد بالداخل ويتم طرد هذه الطاقة في صورة اشعاع يتناسب مع درجة حرارة اقل من حرارة الشمس وينتمي طول هذا الأشعاع الى مجال الأشعة التحت الحمراء لا يعد الزجاج شفافاً بالنسبة للأشعة تحت الحمراء وبالتالي لا تسمح للطاقة التي تحملها الأشعة بالخروج وهو ما يسمى بتأثير الصوب effet de serre وتنتقل الحرارة من جسم لاخر سواء عبر الأشعاع او بالتوصيل. فمثلا الأناء الذي يسخن من خلال الصفيحة plaque الكهربائية فهو يسخن بواسطة التوصيل الحراري. ولكي يتحقق ذلك يحب ان يكون هناك اتصال مباشر بين السخان والشيء الذي يتم تسخينه لحسن الحظ لا تلمسنا الشمس فهي تدفئنا بواسطة اشعتها ينقل الزجاج الحرارة من خلال خاصية التوصيل ولكن بالنسبة للأشعة فالأمر يعتمد على طول الموجة

اذا قمت بوضع مرآة في قاع الصوبة ستنعكس الطاقة التي مرت عبر الزجاج لتدخل الصوبة عند التقائها بسطح المرآة وبما انها لم تغير من طبيعتها فانها تخرج باكملها من خلال الزجاج وعلى العكس اذا قمنا باستبدال قماشاً أسودً بالمرآة هنا ستسخن الصوبة ففي الواقع تكون الطاقة التي تبعثها قطعة القماش السوداء مختلفة عن تلك التي يتلقاها من الشمس من خلال الزجاج فطول موجة الأشعة تحت الحمراء التي يبعثها القماش تعد اطول بكثير من التي ترسلها الشمس ويكون الزجاج حيالها معتماً تماما وهكذا يمتص الزجاج هذا الأشعاع فيسخن ويسخن الهواء التي تحتويه الصوبة وهو ما يسمى بتأثير الصوب الزجاجية و لحسن الحظ لا يعد الزجاج موصلاً حرارياً جيداً وإلا ما كانت لنوافذنا اي فائدة فهو يحتفظ بالحرارة في الصوبة كما يحدث لمنازلنا في الشتاء

يتم نقل الطاقة الشمسية في صورة اشعاع (نطلق عليه اسم اشعاع حراري) على طيف عريض من اطوال الموجات ويتدرج من الأشعة تحت الحمراء إلى الأشعة فوق البنفسجية
يحدث على السطح الخارجي للزجاج عملية انعكاس وانحراف يصاحبها تأثير التشتت للمنشور. يدخل جزء كبير من هذه الأشعة وتعبر جدار الزجاج (او البلاستيك الشفاف) وتعمل على تسخين الهواء والجدران الداخلية للزجاج التي تقوم عندما تسخن بدورها ببعث اشعة تكون بصفة عامة لها موجات طويلة اكبر من ان تسمح لتلك الأخيرة من عبور جدار الزجاج مرة أخرى للخارج فهناك عامة انعكاس كلي للأشعاع الحراري على الجدار الداخلي ( احيانا نطلق عليه حرارة معتمة كمضاد للحرارة المرئية) وينحبس هذا الأشعاع في الداخل مما يطلق عليه اسم تأثير الصوب الزجاجية