لایه اوزون

● انرژی های خورشیدی :
خورشید تنها ستاره منظومه شمسی می باشد كه كرات وسیارات در اطراف آن می چرخند و از انرژی آن استفاده می كنند.زمین نیز یكی از كراتی است كه در أطراف خورشید در حال حركت است .فاصله میان زمین و خورشید حدود ۱۴۹.۸۰۰.۰۰۰كیلومتر می باشد ، كه در این فاصله،زمین حدود ۹^۱۰×۹۵/۱ وات انرژی ازخورشید دریافت می كند كه ما تنها كسری از آن (۰۰۰۰۰۰۲/۰) را استفاده می كنیم .
نور خورشید ۲۷/۸ دقیقه طول می كشد كه به زمین برسد.از صد در صد نوری كه به زمین می تابد تنها ۳۰% آن بر اثر ذرات و مولكول های موجود در لایه های بالایی منعكس می شوند بقیّه آن ها از لایه ها زمین عبور می كنند و به زمین می رسند.در واقع می توان به جرأت گفت كه حدود۹۹%انرژی كه به زمین می رسد از خورشید وبقیه آن از ماه و كرات دیگر می باشد.
نور سفید خورشید از میلیاردها میلیارد رنگ تشكیل شده است كه هر كدام از این رنگ ها دارای طول موج و انرژی مخصوص به خود می باشند، وما هنگامی كه این نور را تفكیك می كنیم به هفت رنگ تجزیه می شوند كه هر كدام از این رنگ ها از میلیاردها رنگ تشكیل شده اند... پرتوهای فوق بنفش دارای طول موج كوتاه و انرژی زیاد می باشند پرتوهای فوق بنفش با انرژی زیادی كه دارند برای تمام موجودات زنده خطرناك می باشند وموجب سرطان پوست یا آفتاب سوختگی می شوند .خوشبختانه زمین در برابر این پرتوی خطرناك، محافظی بنام لایه اوزون دارد كه از ورود پرتوهای خطرناك به سطح زمین جلوگیری می كند. قبل از آنكه به بحث درباره برخورد پرتوهای فوق بنفش و مولكول ها اوزون بپردازیم ابتدا به اطلاعاتی درمورد اوزون می پردازیم.
● اوزون چیست؟
دانشمندان لایه ها زمین را به چهار قسمت تقسیم می كنند :
۱) تروپوسفر (كه نسبت به سطح دریا ۱۲تا۱۵ كیلومترارتفاع دارد)
۲) استراتوسفر
۳) مزوسفر
۴) تروموسفر(خارجی ترین لایه زمین)
مولكول اوزون (o۳)از یك مولكول اكسیژن و یك اتم اكسیژن كه ناپایدار و واكنش پذیر می باشد، تشكیل شده است . پیوند میان مولكول اكسیژن و اتم اكسیژن در مولكول اوزون بسیار ضعیف می باشد و ممكن است با كوچكترین برخورد از هم جدا ویا با دریافت كوچكترین 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 كمتر از ضخامت آن در روز ها می باشد. هنگامی كه پرتوهای فوق بنفش به مولكول ها اوزون برخورد می كنند، 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 ، مولكول اوزون به مولكول اكسیژن واتم اكسیژن تبدیل می شود و با تابش مجدد نور خورشید ، مولكول اوزون دوباره پدیدار می شود. مولكول های اوزون هرچند كه برای ما مفید هستند اما وجود آن ها در لایه تروپوسفر (لایه ای كه ما در آن زندگی می كنیم) بسیار خطرناك می باشند.
نیتروژن های پراكسید خارج شده از اگزوز موتورهای دیزلی بر اثر تابش نور خورشید (عمل فتو شیمیایی) با مولكول های اكسیژن واكنش می دهند و مولكول های اوزون را پدیدار می كنند . چون در مولكول های اوزون اتم های اكسیژن فعال (رادیكالی) 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 نازك شدن لایه اوزون در قطب جنوب خبر دادند. در آن زمان با تحقیقات انجام شده علت نابودی مولكول های اوزون را ،گاز های cfc (كلر و فلوئور و كربن) می دانستند. گاز های cfc بعنوان گاز های خنك كننده در یخچال ها ،كولرها و همچنین در مواد پلاستیكی مورد استفاده قرار می گیرند .
در cfc ها اتم های كلر ناپایدار و واكنش پذیر می باشند و هنگامی كه گاز های cfc به لایه های بالا می روند ، در لایه های بالا بر اثر برخورد با نور خورشید ،گاز های كلر آزاد می شوند. اتم های كلر در لایه استراتوسفر با مولكول های اوزون واكنش می دهند. هر اتم كلر به تنهایی می تواند ۱۰۰.۰۰۰ مولكول اوزون را از بین ببرد .
به همین دلیل در گستره جهانی ،در سازمان ملل متحد ،در معاهده ای بنام معاهده مونترال كشورها متعهد شدند كه از تولید و فروش گاز های cfc خودداری كنند ،و همچنین به كشور های فقیر این امكان را بدهند كه بجای استفاده از گاز های cfc ، از گاز های خنك كننده دیگری استفاده كنند. ما می دانیم كه بیشترین كشور های صنعتی در نیم كره شمالی قرار دارند ، پس چرا در قطب جنوب لایه اوزون سوراخ شده است ؟! برای پاسخ به این سوال ، پژوهش های زیادی انجام شده است كه بعضی از این پژوهش ها تاكنون در دست تحقیق است .
اخیراً دانشمندان علت ایجاد حفره در لایه اوزون را گرداب های سنگین ، كه 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 كه به آن ها "گرداب قطبی"(polar vortex) می گویند . گرداب قطبی می تواند ذرات سازنده هوا را تجزیه كند .این گرداب ها باعث ایجاد ابرهای سردی می شوند كه بر فراز قطب جنوب جریان می یابند.
كه 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 نیتریك اسید تری هیدرات (nitric acid trihydrate) تشكیل شده است و با ابرهایی كه ما آن ها را در آسمان می بینیم كاملاً متفاوتند. پس این ابرهای اسیدی می توانند لایه اوزون را تخریب كنند. "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 كه 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 كه پیوند میان مولكول اكسیژن و اتم اكسیژن در مولكول اوزون بسیار ضعیف می باشد و ممكن است با كوچكترین برخورد از هم جدا ویا با دریافت كوچكترین انرژی(مانند انرژی تابشی خورشید ) به حالت اولیه خود برگردند)
۲)از مورد دوم نتیجه می گیریم كه هوای قطب جنوب سردتر از هوای قطب شمال می باشد ، بنابراین هوای گرم هنگامی كه بر اثر جریان هایی به قطب جنوب می روند ، چون سبك می باشند ،به سمت بالا می روند و موجب نابودی لایه های اوزون برفراز قطب جنوب میشوند.
۳)در زمستان نور خورشید كاملاً در تمام سطح قطب جنوب در دسترس نمی باشد، واین امر باعث كاهش دما و تشكیل ابرهای psc می شود
۴) ابرهای psc اسیدی هستند و به همین دلیل آن ها به لایه اوزون آسیب می رسانند

منبع : پایگاه مقالات علمی ملاصدرا