لایه اوزون

خورشید تنها ستاره منظومه شمسی می باشد که کرات وسیارات در اطراف آن می چرخند و از انرژی آن استفاده می کنند.زمین نیز یکی از کراتی است که در أطراف خورشید در حال حرکت است .فاصله میان زمین و خورشید حدود ۱۴۹.۸۰۰.۰۰۰کیلومتر می باشد ، که در این فاصله،زمین حدود ۹^۱۰×۹۵/۱ وات انرژی ازخورشید دریافت می کند که ما تنها کسری از آن (۰۰۰۰۰۰۲/۰) را استفاده می کنیم . نور خورشید ۲۷/۸ دقیقه طول می کشد که به زمین برسد.از صد در صد نوری که به زمین می تابد تنها ۳۰% آن بر اثر ذرات و مولکول های موجود در لایه های بالایی منعکس می شوند بقیّه آن ها از لایه ها زمین عبور می کنند و به زمین می رسند.در واقع می توان به جرأت گفت که حدود۹۹%انرژی که به زمین می رسد از خورشید وبقیه آن از ماه و کرات دیگر می باشد. نور سفید خورشید از میلیاردها میلیارد رنگ تشکیل شده است که هر کدام از این رنگ ها دارای طول موج و انرژی مخصوص به خود می باشند، وما هنگامی که این نور را تفکیک می کنیم به هفت رنگ تجزیه می شوند که هر کدام از این رنگ ها از میلیاردها رنگ تشکیل شده اند... پرتوهای فوق بنفش دارای طول موج کوتاه و انرژی زیاد می باشند پرتوهای فوق بنفش با انرژی زیادی که دارند برای تمام موجودات زنده خطرناک می باشند وموجب سرطان پوست یا آفتاب سوختگی می شوند .خوشبختانه زمین در برابر این پرتوی خطرناک، محافظی بنام لایه اوزون دارد که از ورود پرتوهای خطرناک به سطح زمین جلوگیری می کند. قبل از آنکه به بحث درباره برخورد پرتوهای فوق بنفش و مولکول ها اوزون بپردازیم ابتدا به اطلاعاتی درمورد اوزون می پردازیم.
● اوزون چیست؟
▪ دانشمندان لایه ها زمین را به چهار قسمت تقسیم می کنند :
۱) تروپوسفر (که نسبت به سطح دریا ۱۲تا۱۵ کیلومترارتفاع دارد)
۲) استراتوسفر
۳)مزوسفر
۴) تروموسفر(خارجی ترین لایه زمین)
مولکول اوزون (o۳)از یک مولکول اکسیژن و یک اتم اکسیژن که ناپایدار و واکنش پذیر می باشد، تشکیل شده است . پیوند میان مولکول اکسیژن و اتم اکسیژن در مولکول اوزون بسیار ضعیف می باشد و ممکن است با کوچکترین برخورد از هم جدا ویا با دریافت کوچکترین انرژی به حالت اولیه خود برگردند . لایه اوزون در لایه استراتوسفر زمین قرار دارد .در شب ها به دلیل عدم دسترسی به انرژی تابشی خورشید، ضخامت لایه اوزون کمتر از ضخامت آن در روز ها می باشد. هنگامی که پرتوهای فوق بنفش به مولکول ها اوزون برخورد می کنند، پرتو های فوق ـ بنفش مقدار زیادی از انرژی خود را از دست می دهند وبه پرتو های فرو سرخ تبدیل می شوند ، و همچنین بر اثر این برخورد ، مولکول اوزون به مولکول اکسیژن واتم اکسیژن تبدیل می شود و با تابش مجدد نور خورشید ، مولکول اوزون دوباره پدیدار می شود. مولکول های اوزون هرچند که برای ما مفید هستند اما وجود آن ها در لایه تروپوسفر (لایه ای که ما در آن زندگی می کنیم) بسیار خطرناک می باشند. نیتروژن های پراکسید خارج شده از اگزوز موتورهای دیزلی بر اثر تابش نور خورشید (عمل فتو شیمیایی) با مولکول های اکسیژن واکنش می دهند و مولکول های اوزون را پدیدار می کنند . چون در مولکول های اوزون اتم های اکسیژن فعال (رادیکالی) وجود دارد ، تنفس آن ،موجب اختلال در دستگاه تنفسی می شود .
● حفره اوزون
تا سال ۱۹۸۰میلادی از سوراخی لایه اوزون خبری نبود ؛ اما در سال ۱۹۸۵م ، دانشمندان از نازک شدن لایه اوزون در قطب جنوب خبر دادند. در آن زمان با تحقیقات انجام شده علت نابودی مولکول های اوزون را ،گاز های cfc (کلر و فلوئور و کربن) می دانستند. گاز های cfc بعنوان گاز های خنک کننده در یخچال ها ،کولرها و همچنین در مواد پلاستیکی مورد استفاده قرار می گیرند . در cfc ها اتم های کلر ناپایدار و واکنش پذیر می باشند و هنگامی که گاز های cfc به لایه های بالا می روند ، در لایه های بالا بر اثر برخورد با نور خورشید ،گاز های کلر آزاد می شوند. اتم های کلر در لایه استراتوسفر با مولکول های اوزون واکنش می دهند. هر اتم کلر به تنهایی می تواند ۱۰۰.۰۰۰ مولکول اوزون را از بین ببرد . به همین دلیل در گستره جهانی ،در سازمان ملل متحد ،در معاهده ای بنام معاهده مونترال کشورها متعهد شدند که از تولید و فروش گاز های cfc خودداری کنند ،و همچنین به کشور های فقیر این امکان را بدهند که بجای استفاده از گاز های cfc ، از گاز های خنک کننده دیگری استفاده کنند. ما می دانیم که بیشترین کشور های صنعتی در نیم کره شمالی 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 های سنگینی گسترش می یابند که به آن ها گرداب قطبی polar vortex) می گویند . گرداب قطبی می تواند ذرات سازنده هوا را تجزیه کند .این گرداب ها باعث ایجاد ابرهای 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 ۸۰- 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. بنایراین با استناد به تحقیقات انجام یافته ،موارد زیر را می توان از عوامل موثر در تخریب لایه اوزون دانست:
۱) محور زمین به گونه ای می باشد که نور خورشید به قطب شمال بیشتر از قطب جنوب می تابد به همین دلیل ضخامت لایه اوزون در قطب شمال بیشتراز ضخامت آن در قطب جنوب می باشد (زیرا ما گفتیم که پیوند میان مولکول اکسیژن و اتم اکسیژن در مولکول اوزون بسیار ضعیف می باشد و ممکن است با کوچکترین برخورد از هم جدا ویا با دریافت کوچکترین انرژی(مانند انرژی تابشی خورشید ) به حالت اولیه خود برگردند)
۲) از مورد دوم نتیجه می گیریم که هوای قطب جنوب سردتر از هوای قطب شمال می باشد ، بنابراین هوای گرم هنگامی که بر اثر جریان هایی به قطب جنوب می روند ، چون سبک می باشند ،به سمت بالا می روند و موجب نابودی لایه های اوزون برفراز قطب جنوب میشوند.
۳) در زمستان نور خورشید کاملاً در تمام سطح قطب جنوب در دسترس نمی باشد، واین امر باعث کاهش دما و تشکیل ابرهای psc می شود
۴) ابرهای psc اسیدی هستند و به همین دلیل آن ها به لایه اوزون آسیب می رسانند.

منبع : iran۴me