لایه اوزون

از ویکی نجوم
پرش به: ناوبری، جستجو
این نوشتار خرد توسط مؤلف آن تکمیل می‌شود . لطفا شکیبا باشید . 


تاکنون کره زمین تنها سیاره شناخته شده است که امکان حیات موجوداتی مثل انسان ها در آن مشاهده شده است، زمین سومین سیاره منظومه شمسی است که در فاصله ای حدود 149.800.000كیلومتر از خورشید قرار گرفته است، در این فاصله از زمین انرژی که توسط زمین از خورشید دریافت می‌کند تقریباً 9^10×95/1 وات است.

همانطور که می‌دانید خورشید تنها ستاره منظومه شمسى مى‌باشد كه كرات و سیارات در اطراف آن مى‌چرخند و از انرژى آن استفاده مى‌كنند.

تقریباً 8 دقیقه طول می‌کشد که نور خورشید به زمین برسد. 30 % از کل نور رسیده به زمین بر اثر ذرات و مولكول‌هاى موجود در لایه‌هاى بالایى منعكس مى‌شوند. بقیه آنها از لایه‌ها زمین عبور مى‌كنند و به زمین مى‌رسند.

نور سفید خورشید از رنگهای زیادی تشكیل شده است كه هر كدام از آنها داراى طول موج و انرژى مخصوص به خود مى‌باشند.

حتما تا به حال تجزیه نور سفید خورشید را مشاهده کرده‌اید که با تجزیه نور، به هفت رنگ تفکیک مى‌شود.

پرتوهاى فوق بنفش داراى طول موج كوتاه و انرژى زیاد مى‌باشند پرتوهاى فوق بنفش با انرژى زیادى كه دارند براى تمام موجودات زنده خطرناك مى‌باشند و موجب سرطان پوست یا آفتاب سوختگى مى‌شوند.

خوشبختانه در اطراف زمین لایه محافظی به نام لایه اوزون وجود دارد که از ورود این پرتوهای خطرناک به سطح زمین جلوگیری می‌کند.

Ozone-2.jpg

لایه اوزون لایه‌ای در هواکره (جو) است که دارای غلظت بالایی از اوزون (O۳) می‌باشد. این لایه ۹۷–۹۹% نور فرابنفش خورشید را جذب می‌کند که موجب ادامه حیات روی زمین است. بیش از نود درصد اوزون زمین در لایه استراتوسفر موجود است. این لایه در پایین استراتوسفر حدود 13 km تا 20 km بالای زمین قرار داشته و ضخامت آن به طور جغرافیایی و فصلی تغییر می‌یابد. مولکولهای اوزون نور فرابنفش را جذب کرده و نور فروسرخ تابش می کنند، لذا در لایه اوزون دمای جو با آهنگی کم افزایش می یابد و به حدود صفر درجه سانتی گراد می رسد. لایه اوزون در سال ۱۹۱۳ توسط فیزیکدان فرانسوی چالرز فابری و هنری بویسون کشف گردید. ضخامت این لایه در قطبین کاهش داشته است که به علت تولید سی‌اف‌سی‌ها توسط انسان می‌باشد.


اوزون چیست؟

دانشمندان لایه‌های زمین را به چهار قسمت تقسیم مى‌كنند:

  • تروپوسفر (كه نسبت به سطح دریا 12 تا 15 كیلومترارتفاع دارد)
  • استراتوسفر
  • مزوسفر
  • تروموسفر(خارجى‌ترین لایه زمین)
Ozone-1.jpg

مولكول اوزون (o3) از یك مولكول اكسیژن و یك اتم اكسیژن كه ناپایدار و واكنش‌پذیر مى‌باشد، تشكیل شده است. میان مولكول اكسیژن و اتم اكسیژن در مولكول اوزون پیوند بسیار ضعیفی وجود دارد و تقریباً با كوچكترین برخورد از هم جدا و یا با دریافت كوچك‌ترین انرژى به حالت اولیه خود برگردند. لایه اوزون در لایه استراتوسفر زمین قرار دارد.

ضخامت لایه اوزون در شبها کمتر از روزها می‌باشد. زیرا در شب انرژی خورشیدی کم وجود ندارد. هنگامى كه پرتوهاى فوق بنفش به مولكول‌های اوزون برخورد مى‌كنند، پرتوهاى فوق ـ بنفش مقدار زیادى از انرژى خود را از دست مى‌دهند و به پرتوهاى فرو سرخ تبدیل مى‌شوند و همچنین بر اثر این برخورد، مولكول اوزون به مولكول اكسیژن واتم اكسیژن تبدیل مى‌شود و با تابش مجدد نور خورشید، مولكول اوزون دوباره پدیدار مى‌شود.

چرخه اوزون

مولكول هاى اوزون هرچند كه براى ما مفید هستند اما وجود آن ها در لایه تروپوسفر ( لایه اى كه ما در آن زندگى مى كنیم. ) بسیار خطرناك مى باشند. نیتروژن هاى پراكسیدی که از اگزوز موتورهاى دیزلى خارج می شود، بر اثر تابش نور خورشید (عمل فتوشیمیایى) با مولكول هاى اكسیژن واكنش مى دهند و در مولكول هاى اوزون اتم هاى اكسیژن فعال (رادیكالى) وجود دارد که تنفس آن، موجب اختلال در دستگاه تنفسى مى شود.

حفره اوزون

حفره اوزون را مشاهده میکنید ، رنگ سیاه نشان دهنده این حفره بسیار خطرناک است


حفره اوزون تا سال 1980 میلادى از سوراخى لایه اوزون خبرى نبود ؛ اما در سال 1985 میلادی ، دانشمندان از نازك شدن لایه اوزون در قطب جنوب خبر دادند. در آن زمان با تحقیقات انجام شده علت نابودى مولكول هاى اوزون را ،گاز هاى cfc (كلر و فلوئور و كربن) مى دانستند. گاز هاى cfc بعنوان گاز هاى خنك كننده در یخچال ها ،كولرها و همچنین در مواد پلاستیكى مورد استفاده قرار مى گیرند .

در cfc ها اتم هاى كلر ناپایدار و واكنش پذیر مى باشند و هنگامى كه گاز هاى cfc به لایه هاى بالا مى روند ، در لایه هاى بالا بر اثر برخورد با نور خورشید ،گاز هاى كلر آزاد مى شوند. اتم هاى كلر در لایه استراتوسفر با مولكول هاى اوزون واكنش مى دهند. هر اتم كلر به تنهایى مى تواند 100.000 مولكول اوزون را از بین ببرد . به همین دلیل در گستره جهانى ،در سازمان ملل متحد ،در معاهده اى بنام معاهده مونترال كشورها متعهد شدند كه از تولید و فروش گاز هاى cfc خوددارى كنند ،و همچنین به كشور هاى فقیر این امكان را بدهند كه بجاى استفاده از گاز هاى cfc ، از گاز هاى خنك كننده دیگرى استفاده كنند. ما مى دانیم كه بیشترین كشور هاى صنعتى در نیم كره شمالى قرار دارند ، پس چرا در قطب جنوب لایه اوزون سوراخ شده است ؟! برایپاسخ به این سوال ، پژوهش هایزیادیانجام شده است كه بعضیاز این پژوهش ها تاكنون در دست تحقیق است .

اخیراً دانشمندان علت ایجاد حفره در لایه اوزون را گرداب هایسنگین ، كه در قطب جنوب جریان دارند ، میدانند . در زمستان در طول شبهایقطبی، نور خورشید درتمام سطح قطب جنوب در دسترس نیست ، به همین دلیل در این قطب در لایه استراتوسفر طوفان هاى سنگینیگسترش مى یابند كه به آن ها "گرداب قطبی"(polar vortex) مى گویند . گرداب قطبیمیتواند ذرات سازنده هوا را تجزیه كند .

تخریب لایه اوزون

لایه اوزون می‌تواند در حضور کلر ، فلوئور و یا برم تخریب شود که عمدتا به آن سوراخ اوزون گفته می‌شود. این عناصر در برخی ترکیبات پایدار بخصوص کلرو فلوئورو کربنها (CFC) که به استراتوسفر راه یافته‌اند یافت می‌شوند که بوسیله فعالیت نور فرابنفش روی آنها تجزیه می‌شوند. گازهای نامبرده از هوا چگال‌ترند، به همین خاطر در سطح زمین پخش می‌شوند و تقریبا با اکثر مواد آلی واکنش می‌دهند. کلر اتمی این توانایی را دارد که به مولاریته اوزون را به اندازه تقریبا100000 برابر کاهش بدهد.

تراکم اوزون اتمسفری در لایه اوزون توسط یک عامل مهم جهانی تغییر می‌کند و آن دلیل این است که لایه اوزون در نزدیکی استوا ضخیمتر و در نزدیکی قطبها نازکتر است. ضخامت لایه‌های اوزون در نیمکره شمالی در سال تقریبا 4% کاهش می‌یابد. حدود 4.6% از سطح زمین بوسیله لایه اوزون پوشیده نمی‌شود که به آنها سوراخ اوزونی گفته می‌شود. سوئدیها در 23 ژانویه 1978 اولین مردمانی بودند که مصرف افشانه‌ها را به دلیل صدمه زدن به لایه اوزون ممنوع کردند. در دوم آگوست 2003 دانشمندان اعلام کردند که فرسایش لایه اوزون به سبب ممنوعیت استفاده از کلرو فلوئورو کربنها در حال کاهش است.

چرخه اوزون


چه کارخانه‌هایى بر روى اوزون تأثیر مى‌گذارند؟

کارخانجات مصرف کننده عمده گازهاى مخرب لایه اوزون در ایران ، عبارتند از: صنایع برودتى و سردکننده‌ها و سازندگان یخچالها و فریزرهاى خانگى ، صنعتى و تجارى ، صنایع ابر و اسفنج سازى ، بخش دفع آفات کشاورزى و سیستمهاى تهویه مطبوع ، کپسولهاى اطفاى حریق ، حلال اسپریهاى پاک کننده قطعات الکترونیکى و در ساخت کولر اتومبیلها.


ضرورت حفاظت از لایه اوزون

اگر لایه اوزون از بین برود، زندگی از کره زمین رخت بر خواهد بست. با از بین رفتن لایه حیاتی اوزون ، نسل بشری ، پوشش گیاهی و حیات جانوری در مدت کوتاهی به صورت اسفباری منقرض خواهد گردید. در حال حاضر که این لایه آسیب دیده است، تشعشعات ماورای بنفش که به زمین می‌رسد شدت یافته و این مسأله باعث ایجاد سرطانهای پوست ، تضعیف مکانیزم دفاعی و ایمنی بدن انسان و همچنین ایجاد آب مروارید گردیده است. علاوه بر آن به علت آسیب دیدن لایه اوزون کل نظام زیست محیطی (اکوسیستم) در سراسر پهنه گیتی دچار ناهماهنگی و عدم توازن جدی و فزاینده شده است.


پیامدهای ناشی از تخریب لایه اوزون

تخریب و سوراخ شدن لایه اوزون باعث عبور غیر قابل کنترل تابش فرابنفش خورشیدی می‌شود که سبب افزایش دمای زمین و ذوب یخهای قطبی و افزایش آب دریاها شده که در نهایت به زیر آب رفتن خشکیها می‌انجامد و نیز موجب سوختگی پوست ، ابتلا به سرطان پوست و بیماریهای چشمی ، همچنین وارد آمدن خسارت عمده به جانوران و گیاهان می‌شود و بالاخره باعث انقراض زندگی تمام موجودات می‌شود.


خطرها و سودها

خورشید و جو حیات را در زمین امکان پذیر ساخته‌اند. زمین بر اثر حرارت خورشید گرم می‌شود و جو بخشی از این گرما را در خود نگه می‌دارد و مانع فرار گرمای مزبور به فضای می‌شود. ولی تمام انرژی‌یی که خورشید تولید می‌کند بی‌خطر نیستند. پرتو خطر ناکی به نام ماورای بنفش از خورشید ساطع می‌شود که می‌تواند به حیات زیان آور باشد.

محافظت از زمین

جو همچون سپری نامرئی زمین را احاطه کرده است. جو از گازهای مختلفی تشکیل شده است که محافظ حیات در زمین است. جو اجازه می‌دهد که انرژی‌های مفید از درون آن عبور کنند اما از مقدار انرژی‌های مضری که به سطح زمین می‌رسند می‌کاهد. در ارتفاع ده تا سی کیلومتری زمین لایه‌ای از جو قرار گرفته است که حاوی اوزن است. این لایه مانع رسیدن بخشی از پرتو مضر ماورای بنفش به زمین می‌شود.


کارهاى حفاظتى که مردم باید انجام دهند چیست؟

کارهاى حفاظتى در برابر تابش فرابنفش خورشید، که مردم بایستى انجام دهند عبارتند از:

  • استفاده از عینکهاى آفتابى ضد اشعه B-UV بخصوص براى کسانى که به جهت شغلى مجبورند مدت زیادى را در تماس با تابش خورشید باشند.
  • استفاده از کلاههاى لبه دار بزرگ جهت محافظت از پوست صورت و گردن در برابر تابش
  • استفاده از پوشش کامل بخصوص دستها در برابر تابش

بیشترین شدت تابش UV-B در اواسط روزهاى (۱۱ صبح الى ۲ بعد از ظهر) فصل تابستان به سطح زمین مى‌رسد، لذا بهتر است در این ساعات کمتر در معرض تابش قرار گیریم.


منابع سی اف سی

مواد سی اف سی در فریزرها و دستگاههای تهویه مطبوع و برخی از اسپری و دستگاههای آتش نشانی یافت می‌شود. اسفنج‌های پلاستیکی که در بسته‌بندیها و وسایل منزل به کار می‌روند نیز ممکن است از مواد سی اف سی ساخته شوند. در کارخانه‌های سازنده‌ی ابزارهای الکترونیکی برای تمیز کردن تابلوی مدارهای داخل تلوزیونها و کامپیوترها از مواد سی اف سی استفاده می‌کنند. این مواد به تدریج به داخل جو رانده می‌شوند. اثرات ناشی از مواد سی اف سی: اگر ما مانع نازک‌شدن بیش از حد لایه‌ی اوزن نشویم ، مقدار زیادی از پرتو زیانبخش ماورای بنفش به سطح زمین خواهد رسید. در آن صورت دانه‌های گیاهی رشد نخواهد کرد ، رشد گلها متوقف خواهد شد ، و بسیاری از گیاهان خشک خواهند شد. بدون گیاهان انسانها و حیوانات بدون غذا خواهند ماند. حتی صدمه مختصری به لایه‌ی اوزن می‌تواند به محصولات غذایی زیان برساند.


اوزون در سطح زمین

لایه‌ی اوزن تا هنگامی که در بالای آسمان است زمین را از پرتوهای بسیار مضر خورشید محافظت می‌کند. ولی در سطح زمین وجود اوزن نوعی آلودگی خطرناک به‌شمار می‌رود که به حیات زیان می‌رساند. در شهرهای بزرگ بر اثر ترکیب سوخت اتومبیلها با نور خورشید اوزن تولید می‌شود. اگر وزش باد وجود نداشته باشد که اوزن را به طبقات بالای جو ببرد، اوزن در مجاورت زمین انباشته خواهد شد و مه دود فتوشیمیائی خطرناکی به وجود می‌آورد که سلامتی را به خطر می‌اندازد.



غنی و فقیر

در بسیاری از کشورهای توسعه یافته قوانین جدیدی وضع شده است که بر اساس آنها استعمال مواد سی اف سی ممنوع گردیده است. اتومبیل‌ها می‌بایست به صورت ویژه‌ای طراحی شوند که خروج دودهای مضری که وارد هوا می‌کنند کاهش یابد. ولی در بسیاری از کشورهای توسعه یافته تحریم مواد سی اف سی چندان آسان نیست. افشان‌ها و یخچالها در شمار وسایل رفاهی جا دارندو مردم این کشورها مایل نیستند دست از آنها بردارند.

منابع

  • ویکی پدیای فارسی
  • ویکی پدیا انگلیسی
  • سایت تبیان
  • علوم تجربی [۱]

http://catalyst.parsiblog.com//

  • کتاب شیمی و زمین ما