لایه اوزون چیست؟

امیر حسین قلچیان

کلاس 03 دبیرستان ملاصدرا1

موضوع تحقیق: لایه اوزون چیست؟

لایه ازن

حقیقت امر لایه اوزون چیست؟لایه اوزون در قسمت شمالی زمین در سال 1980 بین 15تا20 درصد کاهش پیدا کرده است. برای رفع این مشکل جمعی ازبهترین متخصصان زمین شناسی هر سال برای تحقیق وجستجو دور یکدیگر جمع می شوند .در سال 1992 پروکتیل مونترئال درباره’ لایه اوزون مطالعه و تحقیقی داشت که فهمید بزرگ شدن سوراخ لایه اوزون بستگی به آلودگی هوا و تولید مواد سمّی دارد.در همان سال سازمان ملل متحد و حفاظت از محیط زیست برنامه ای را طرّاحی کرد..........

که این برنامه جهت محافظت و حمایت از محیط زیست و مخصوصا لایه اوزون به نام برنامهUNEPطراحی کرد که این برنامه جهت جلوگیری از تولید مواد سمّی و مواد شیمیایی آلوده کننده،است.مولکولهای اکسیژن(O2) به اکسیژن اتمیک (O) تبدیل می -شوند .اکسیژن اتمیک به سرعت با مو لکولهای بیشتری ترکیب شده و به شکل اوزون می شود .ان پوشش حرارتی که در سطح بالا رشد کرده و سلامتی لایه اوزون را به خطر انداخته است و این مورد باعث شده است که اگر استراتوسفر نباشد ما نتوانیم بدون آن زنده بمانیم . بالای استراتوسفر مقداری از آلودگی مضّر اشعه مادون بنفش را و همچنین تشعشعاتی از خورشید (امواج بین 320 تا 240) را که باعث می شود لایه اوزون آسیب ببیند و همچنین جان گیاهان به خطر بیفتد را جذب میکند.اشعه مادون بنفش با تابیدن نور مولکولهای اوزون را میشکافد ولی اوزون می تواند تغییر شکل بدهد و عکس العمل زیر ازآن حاصل میشود: O+ O2 :مادون قرمز +O3O2+O:O3همچنین اوزون در اثر عکس العمل زیر نابود میشود :O3+O:O2+O2 عکس العمل دوم با افزایش پیدا کردن ارتفاع آهسته انجام می شود امّا عکس العمل سوم سریعتر انجام می شود. دربین همکاری عکس العمل ها تمرکز اوزون درحال تعا دل است. دربالای اتمسفر اکسیژن اتمیک هنگا می که اشعه مادون بنفش در سطح بالایی است، پیدا می شود. در اثر حرکت استراتوسفر هوای متراکم تری بدست می آید وجذب اشعه ی مادون بنفش افزایش می یابد و سطح اوزون به حد اکثر و تخمینا" km20می رسد.همراه با تئوری کمپمن یک مشکل نیز وجود داشت که این مشکل در سال 1960 تشخیص داده شد وحقیقت این بود که اوزون به وسیله عکس العمل 4 آهسته حرکت می کرد و دیده نمی شود. گرم شدن زمین ترمیم حفره اوزون را به تعویق می اندازد دانشمندان هشدار داده اند :پدیده گرم شدن زمین می تواند تلاشها برای ترمیم حفره اوزون را که قرار بود تا سال 2050 انجام گیرد،حدود30سال به تعویق اندازد .این مو ضوع به رقم پیشرفتهایی است که بای از رده خارج کردن مواد شیمیایی مخرّب اوزون انجام شده است. طبق گزارشی کاهش فراوانی در مصرف گازهای ساخته دست انسان بنام ((کلروفلورو کربن)) پدید آمده است .اینها گازهایی هستندکه لایه محافظ زمین را می خورند .دانشمندان گفتند:اگر کشورها مصمم به دنبال نمودن این روند باشند ،((حفره داخل لایه اوزون به آغاز به جمع شدن و کوچک شدن خواهد نمودتا اینکه ظرف 50 سال ترمیم خواهد شد . )) این جمع بندی و نتیجه گیری توسط ((مجمع بررسی فرایند های استراتوسفر و نقش آن در آب و هوا )) SPARC)) به عمل آمد .این مجمع از صد ها کارشناس اقلیمی که دسامبر سال 1999در آرژانتین گرد هم آمدندو در سایه توجهات سازمان هواشناسی جهانی تشکیل جلسه دادند،شکل گرفته است. این دانشمندان هشدار دادند: حتّی اگر کاهش مصرف گازهایCFC برآورده شود،پدیده گرم شدن زمین_که نتیجه تولیید گازهای گلخانه ای با وجود کربن به عنوان عنصر اصلی آن است و از سوختهای سنگواره ای بدست می آید _میتواند محلت ترمیم حفره اوزون را چند دهه به تعویق اندازد.به عنوان یک تناقض ، گرم شدن زمین ،جو را در نزدیکی سطح زمین حرارت میدهد اما لایه پایینی ((استراتوسفر )) یعنی جایی را که اوزون قرار دارد همچنان سرد نگه میدارد . این دماهای پایین به ویژه درزمستان مسبب جمع شدن ابرهای استراتوسفر در نواحی قطبی میشود . این پدیده آغازگر واکنشهای نابود کننده اوزون توسط مولکولهای کلری استکه توسط کلروفلورو کربن ها آزاد میشوند. پیش بینی های دایر بر این که حفره اوزون که بالای قطب جنوب قرار دارد، به زودی کوچک خواهد شد با آخرین اطلا عات مغایرت دارد که نشان میدهد که این حفره درحال گسترش است وبه طور بی سابقه ای در چند سال اخیر بزرگ شده است تاریخچه سوراخ شدن لایه اوزون : ابتدا: جریان تاسف بار سوراخ شدن لایه اوزون در لایه زیر استرا توسفر در بالای منطقه انتارکتیکا اولین بار در دهه هفتاد (1970 تا 1979)توسط یک گروه تحقیقاتی به نام BAS کشف شد .این گروه در مورد اتمسفر بالای منطقه انتارکتیکا از یک ایستگاه تحقیقاتی که بسیار شبیه این عکس میباشد مشاهده می گردند. *اطلاعات ایستگاه تحقیقاتی هالی *ایستگاه تحقیقاتی BAS فالکر اولین بار در حالی تحقیقات را انجام داد که اندازه گیری اولیه در سال1985برای اولین بار سوراخ شدن لایه اوزون آنچنان نگران کننده بود که دانشمندان تصور میکردند که دستگاهای اندازه گیری خراب است .آنها دستگاه های دیگری جانشین آن دستگاه ها کردند تا آنکه نتایج بدست آمده اندازه گیری های اولیه را تایید کرد .چندماه بعد که سوراخ شدن لایه اوزون قابل مشاهده بود،(پس از مشاهده سوراخ شدن لایه اوزون تحقیقات قبلی تایید شد)از طرف دیگر اطلاعات ماهواره TOMS سوراخ شدن لایه اوزون را نشان نمی داد ،بدین دلیل که نرم افزارهایی که اطلاعاتی در مورد لایه اوزون میداد به صورتی برنامه ریزی شده بود که لا یه اوزون در منطقه کوچکی موردبررسی قرار می گرفت .بررسی های بعدی ، اطلاعات بدست آمد هنگامی که نتایج گروه BASمنتشر نشد،مورد تایید قرار گرفت و بیانگر این مطلب بود که سوراخ شدن لایه اوزون به طور سریع ودر مقیاس بزرگی بر بالای منطقه انتارکتیکا انجام می شود. اوزون لایه ای را در استراتوسفر تشکیل میدهد که منطقه استوا باریکتر و در دو قطب پهن تر است .میزان اوزون در بالای سطح کره زمین به وسیله مقیاسی به نام DU ((Dobson units))اندازه گیری میشود که این میزان در منطقه استوایی در حدود 260DUاست و به میزان بیشتری در جاهای دیگر است . این در حالی است تغییرات فصلی بسیار وسیعی اتفاق میافتد واین در حالی شکل می گیرد و اشعه ماورای بنفش در لایه استراتوسفر نفوذ میکند یا آن را می شکافد. - چرا لایه ازن در نواحی قطبی که آلایندها کمتر است سوراخ شده است ولی در مناطق دیگری که عملیاتهای صنعتی و آلایندهها وجود دارد سوراخ نشده است ؟مهمترین عامل وجود ابرهای استراتوسفری در نواحی قطبی است به دلیل سردتر بودن قطب جنوب این ابرها در آنجا پایدارترند تابش پرتوهای فرا بنفش خورشید در آغاز بهار باعث آزاد شدن رادیکال های کلر در مجاورت بلورهای یخ موجود در این ابرها می گردد . اوزون چیست؟ دانشمندان لایه ها زمین را به چهار قسمت تقسیم مى کنند : 1)تروپوسفر (که نسبت به سطح دریا 12تا15 کیلومترارتفاع دارد) 2)استراتوسفر3)مزوسفر 4)تروموسفر(خارجى ترین لایه زمین) مولکول اوزون (o3)از یک مولکول اکسیژن و یک اتم اکسیژن که ناپایدار و واکنش پذیر مى باشد، تشکیل شده است . پیوند میان مولکول اکسیژن و اتم اکسیژن در مولکول اوزون بسیار ضعیف مى باشد و ممکن است با کوچکترین برخورد از هم جدا ویا با دریافت کوچکترین انرژى به حالت اولیه خود برگردند . لایه اوزون در لایه استراتوسفر زمین قرار دارد .در شب ها به دلیل عدم دسترسى به انرژى تابشى خورشید، ضخامت لایه اوزون کمتر از ضخامت آن در روز ها مى باشد. هنگامى که پرتوهاى فوق بنفش به مولکول ها اوزون برخورد مى کنند، پرتو هاى فوق ـ بنفش مقدار زیادى از انرژى خود را از دست مى دهند وبه پرتو هاى فرو سرخ تبدیل مى شوند ، و همچنین بر اثر این برخورد ، مولکول اوزون به مولکول اکسیژن واتم اکسیژن تبدیل مى شود و با تابش مجدد نور خورشید ، مولکول اوزون دوباره پدیدار مى شود. مولکول هاى اوزون هرچند که براى ما مفید هستند اما وجود آن ها در لایه تروپوسفر (لایه اى که ما در آن زندگى مى کنیم) بسیار خطرناک مى باشند. نیتروژن هاى پراکسید خارج شده از اگزوز موتورهاى دیزلى بر اثر تابش نور خورشید (عمل فتو شیمیایى) با مولکول هاى اکسیژن واکنش مى دهند و مولکول هاى اوزون را پدیدار مى کنند . چون در مولکول هاى اوزون اتم هاى اکسیژن فعال (رادیکالى) وجود دارد ، تنفس آن ،موجب اختلال در دستگاه تنفسى مى شود . حفره اوزون : تا سال 1980میلادى از سوراخى لایه اوزون خبرى نبود ؛ اما در سال 1985م ، دانشمندان از نازک شدن لایه اوزون در قطب جنوب خبر دادند. در آن زمان با تحقیقات انجام شده علت نابودى مولکول هاى اوزون را ،گاز هاى cfc (کلر و فلوئور و کربن) مى دانستند. گاز هاى cfc بعنوان گاز هاى خنک کننده در یخچال ها ،کولرها و همچنین در مواد پلاستیکى مورد استفاده قرار مى گیرند . در cfc ها اتم هاى کلر ناپایدار و واکنش پذیر مى باشند و هنگامى که گاز هاى cfc به لایه هاى بالا مى روند ، در لایه هاى بالا بر اثر برخورد با نور خورشید ،گاز هاى کلر آزاد مى شوند. اتم هاى کلر در لایه استراتوسفر با مولکول هاى اوزون واکنش مى دهند. هر اتم کلر به تنهایى مى تواند 100.000 مولکول اوزون را از بین ببرد . به همین دلیل در گستره جهانى ،در سازمان ملل متحد ،در معاهده اى بنام معاهده مونترال کشورها متعهد شدند که از تولید و فروش گاز هاى cfc خوددارى کنند ،و همچنین به کشور هاى فقیر این امکان را بدهند که بجاى استفاده از گاز هاى cfc ، از گاز هاى خنک کننده دیگرى استفاده کنند. ما مى دانیم که بیشترین کشور هاى صنعتى در نیم کره شمالى قرار دارند ، پس چرا در قطب جنوب لایه اوزون سوراخ شده است ؟! برای پاسخ به این سوال ، پژوهش های زیادی انجام شده است که بعضی از این پژوهش ها تاکنون در دست تحقیق است . اخیراً دانشمندان علت ایجاد حفره در لایه اوزون را گرداب های سنگین ، که در قطب جنوب جریان دارند ، می دانند در زمستان در طول شبهای قطبی، نور خورشید درتمام سطح قطب جنوب در دسترس نیست ، به همین دلیل در این قطب در لایه استراتوسفر طوفان هاى سنگینی گسترش مى یابند که به آن ها "گرداب قطبی"(polar vortex) مى گویند . گرداب قطبی می تواند ذرات سازنده هوا را تجزیه کند .این گرداب ها باعث ایجاد ابرهاى سردی می شوند که بر فراز قطب جنوب جریان می یابند. که به این ابرها "ابر استراتوسفر قطبی" (polar stratosphere cloud) می گویند.اختصار آن psc است. Pscها بسیار سرد هستند و دمای آن ها حدود 80- سیلسیوس است.* Psc از نیتریک اسید تری هیدرات (nitric acid trihydrate) تشکیل شده است و با ابرهایی که ما آن ها را در آسمان می بینیم کاملاً متفاوتند. پس این ابرهای اسیدی می توانند لایه اوزون را تخریب کنند.