::.*.::.*.::شهابان آسمان شب::.*.::.*.::

نور سفيد خورشيد از ميلياردها ميليارد رنگ تشكيل شده است كه هر کدام از اين رنگ ها داراي طول موج و انرژي مخصوص به خود مي باشند، وما هنگامي كه اين نور را تفكيك مي كنيم به هفت رنگ تجزيه مي شوند كه هر كدام از اين رنگ ها از ميلياردها رنگ تشكيل شده اند و... .
پرتوهاي فوق بنفش داراي طول موج كوتاه و انرژي زياد مي باشند .پرتوهاي فوق بنفش با انرژي زيادي كه دارند براي تمام موجودات زنده خطرناك مي باشند وموجب سرطان پوست يا آفتاب سوختگي مي شوند.

                 خوشبختانه زمين در برابر اين پرتوي خطرناك، محافظي بنام لايه اوزون دارد كه از ورود پرتوهاي خطرناك به سطح زمين جلوگيري مي كند. قبل از آنكه به بحث درباره برخورد پرتوهاي فوق بنفش و مولكول ها اوزون بپردازيم ابتدا به اطلاعاتي درمورد اوزون مي پردازيم.
 اوزون چيست؟

 دانشمندان لايه ها زمين را به چهار قسمت تقسيم مي كنند:

1-       تروپوسفر (كه نسبت به سطح دريا 12تا15 كيلومترارتفاع دارد.)

2-       استراتوسفر

3-       مزوسفر

4-  تروموسفر(خارجي ترين لايه زمين(

مولكول اوزون« »از يك مولكول اكسيژن و يك اتم اكسيژن كه ناپايدار و واكنش پذير مي باشد، تشكيل شده است . پيوند ميان مولكول اكسيژن و اتم اكسيژن در مولكول اوزون بسيار ضعيف مي باشد و ممكن است با كوچكترين برخورد از هم جدا ويا با دريافت كوچكترين انرژي به حالت اوليه خود برگردند . لايه اوزون در لايه استراتوسفر زمين قرار دارد .در شب ها به دليل عدم دسترسي به انرژي تابشي خورشيد، ضخامت لايه اوزون كمتر از ضخامت آن در روز ها مي باشد. هنگامي كه پرتوهاي فوق بنفش به مولكول ها اوزون برخورد مي كنند، پرتو هاي فوق ـ بنفش مقدار زيادي از انرژي خود را از دست مي دهند وبه پرتو هاي فرو سرخ تبديل مي شوند ، و همچنين بر اثر اين برخورد ، مولكول اوزون به مولكول اكسيژن واتم اكسيژن تبديل مي شود و با تابش مجدد نور خورشيد ، مولكول اوزون دوباره پديدار مي شود.

مولكول هاي اوزون هرچند كه براي ما مفيد هستند اما وجود آن ها در لايه تروپوسفر (لايه اي كه ما در آن زندگي مي كنيم) بسيار خطرناك مي باشند.

نيتروژن های پراكسيد خارج شده از اگزوز موتورهاي ديزلي بر اثر تابش نور خورشيد(عمل فتوشيميايي) با مولكول هاي اكسيژن واكنش مي دهند و مولكول هاي اوزون را پديدار مي كنند . چون در مولكول هاي اوزون اتم هاي اكسيژن فعال (راديكالي) وجود دارد ، تنفس آن ،موجب اختلال در دستگاه تنفسي مي شود.

لايه اوزون چيست ؟

                لايه اوزون لايه محافظ حساسي از گاز طبيعي « » است که در استراتوسفر (حدود 25 الی 40 کيلومتري سطح زمين) يافت مي‌شود. اين گاز نجات بخش با جذب و کاهش اثرات مخرب امواج پر انرژي ماوراي بنفش خورشيد همانند صافي کره زمين را از اثرات تخريبي امواج آسيب‌زا مصون و محفوظ نگه مي‌دارد.

                اوزون (Ozone) گازي است به فرمول « »که مولکولهاي آن از پيوند يافتن سه اتم اکسيژن با يکديگر تشکيل شده‌است.

ساختار لايه اوزون    

                «کنت مارکهام» ، شيميداني در سازمان تحقيقات علمي و صنعتي نيوزلند نمونه‌هايي از نوع خزه را مورد تجزيه و تحليل قرار داد ، که نام علمي‌اش بريوم آرژانتئوم است. اين نمونه‌ها از منطقه درياي راس جمع آوري و طي سالهاي 1957 تا 1989 نگه داري شده‌اند. مارکهام در جستجوي ترکيباتي به نام فلاوونوئيد بود که رنگدانه‌هاي گياهي هستند. پژوهشهاي اخير نشان داده‌اند که فلاوونوئيد داراي يک خاصيت مهم يعني "محافظت در برابر نور" است . اين ترکيب هنگامي در گياهان پديد مي‌آيد که بويژه در معرض تابش پر انرژي نور فرا بنفش قرار ميگيرند ، يعني در معرض گستره‌اي از طول موجهايي که غالباً بر اثر رقيق شدن لايه اوزون «استراتوسفر» تاثيرشان شديدتر مي‌شود.

                فلاوونوئيدها در برابر اندک افزايشي در تابش نور فرابنفش بسيار حساس‌اند. بنابرين ، غلظت آنها با ميزان نور فرابنفش به صورت خطي تغيير مي‌يابد ، بدين معني که دو برابر شدن غلظت نور فرابنفش باعث دو برابر شدن غلظت فلاوونوئيد مي‌شود. کنت مارکهام مقدار فلاوونوئيد را در نمونه‌هاي خزهاي که در اختيار داشت، اندازه‌گيري کرد. نتيجه‌هاي به دست آمده وجود حفره اوزون را که در دهه 80 اعلام شده بود ، تاييد کردند. آنگاه مارکهام ، مقدار اوزون رسيده به زمين بين سالهاي 1964 و 1986 را در قطب جنوب اندازه‌گيري کرد. او اين اندازه‌گيري را با مقدار فلاوونوئيد نمودار خود در همان مدت مقايسه کرد و بدين نتيجه رسيد که اين مقدارها تقريباً تصوير آيينه‌اي يکديگرند

                فلاوونوئيدها ، ترکيباتي هستند که گياهان را از آسيب نور خورشيد محفوظ مي‌دارند. غلظت آنها در خزه ، هنگامي که اوزون رقيق باشد ، زياد و هنگامي که اوزون به مقدار کافي باشد کم است. بنابر نظريه مارکهام ، حتي مقدار زياد و غير منتظره تابش نور فرابنفش در ميانه دهه 60 ، که داده‌هاي مربوط به فلاوونوئيدها نشان مي‌دادند ، به صورت کاهش ميزان اوزون و در همان موقع مشاهده مي‌شود.

ضرورت حفاظت از لايه اوزون

                اگر لايه اوزون از بين برود ، زندگي از کره زمين رخت بر خواهد بست. با از بين رفتن لايه حياتي اوزون ، نسل بشري ، پوشش گياهي و حيات جانوري در مدت کوتاهي به صورت اسفباري منقرض خواهد گرديد. در حال حاضر که اين لايه آسيب ديده است ، تشعشعات ماوراي بنفش که به زمين مي‌رسد شدت يافته و اين مسئله باعث ايجاد سرطانهاي پوست ، تضعيف مکانيزم دفاعي و ايمني بدن انسان و همچنين ايجاد آب مرواريد گرديده است. علاوه بر آن به علت آسيب ديدن لايه اوزون کل نظام زيست محيطي «اکوسيستم» در سراسر پهنه گيتي دچار ناهماهنگي و عدم توازن جدي و فزاينده شده است.

عوامل مخرب لايه اوزون

                عوامل کليدي موثر در رقيق شدن اوزون عبارتند از : آزمايش بمبهاي اتمي در جو زمين ، و شار اندک ذراتي از خورشيد (که با ميانه دوره 11 ساله لکه‌هاي خورشيدي متناظر است) ، نوسان شبه دو ساله فورانهاي آتشفشان ، مصرف متوالي کلرو فلوئورو کربن (اين گازها در حکم حلال در انواع افشانه‌ها به کار مي‌روند تحت نام کلي( CFCسي اف سي) معروفند که نمونه آنها گاز فريون«Freon»يخچالهاست.) در انواع افشانه‌هاي آرايشي و بسياري از صنايع شيميايي.

پيامدهاي ناشي از تخريب لايه اوزون

                تخريب و سوراخ شدن لايه اوزون باعث عبور غير قابل کنترل تابش فرابنفش خورشيدي مي‌شود که سبب افزايش دماي زمين و ذوب يخهاي قطبي و افزايش آب درياها شده که در نهايت به زير آب رفتن خشکيها مي‌انجامد و نيز موجب سوختگي پوست ، ابتلا به سرطان پوست و بيماريهاي چشمي ، همچنين وارد آمدن خسارت عمده به جانوران و گياهان مي‌شود. و بالاخره باعث انقراض زندگي تمام موجودات مي‌شود.

حفره اوزون

تا سال 1980ميلادي از سوراخي لايه اوزون خبري نبود ؛ اما در سال 1985م ، دانشمندان از نازك شدن لايه اوزون در قطب جنوب خبر دادند. در آن زمان با تحقيقات انجام شده علت نابودي مولكول هاي اوزون را ،گاز هاي(CFC كلر و فلوئور و كربن) مي دانستند. گاز هايCFCبعنوان گاز هاي خنك كننده در يخچال ها ،كولرها و همچنين در مواد پلاستيكي مورد استفاده قرار مي گيرند . درCFCها اتم هاي كلر ناپايدار و واكنش پذير مي باشند و هنگامي كه گاز هايCFCبه لايه هاي بالا مي روند ، در لايه هاي بالا بر اثر برخورد با نور خورشيد ،گاز هاي كلر آزاد مي شوند. اتم هاي كلر در لايه استراتوسفر با مولكول هاي اوزون واكنش مي دهند. هر اتم كلر به تنهايي مي تواند 100.000 مولكول اوزون را از بين ببرد . به همين دليل در گستره جهاني ،در سازمان ملل متحد ،در معاهده اي بنام معاهده مونترال کشورها متعهد شدند كه از توليد و فروش گاز هايCFCخودداري كنند ،و همچنين به كشور هاي فقير اين امكان را بدهند كه بجاي استفاده از گاز هايCFC، از گاز هاي خنك كننده ديگري استفاده كنند. ما مي دانيم كه بيشترين كشور هاي صنعتي در نيم كره شمالي قرار دارند ، پس چرا در قطب جنوب لايه اوزون سوراخ شده است ؟! براي پاسخ به اين سوال ، پژوهش هاي زيادي انجام شده است كه بعضي از اين پژوهش ها تاكنون در دست تحقيق است.

اخيراً دانشمندان علت ايجاد حفره در لايه اوزون را گرداب هاي سنگين ، كه در قطب جنوب جريان دارند ، مي دانند . در زمستان در طول شبهاي قطبي، نور خورشيد درتمام سطح قطب جنوب در دسترس نيست ، به همين دليل در اين قطب در لايه استراتوسفر طوفان هاي سنگيني گسترش مي­يابند كه به آن ها "گرداب قطبي«polar vortex»مي گويند . گرداب قطبي مي تواند ذرات سازنده هوا را تجزيه كند.

اين گرداب ها باعث ايجاد ابرهاي سردي مي شوند كه بر فراز قطب جنوب جريان مي يابند. كه به اين ابرها "ابر استراتوسفر قطبي«polar stratosphere cloud »مي گويند.اختصار آن PSC است.  PSCها بسيار سرد هستند و دماي آن ها حدود 80- سيلسيوس است. PSC از نيتريك اسيد تري هيدرات«nitric acid trihydrate»تشكيل شده است و با ابرهايي كه ما آن ها را در آسمان مي بينيم كاملاً متفاوتند. پس اين ابرهاي اسيدي مي توانند لايه اوزون را تخريب كنند. بنايراين با استناد به تحقيقات انجام يافته ،موارد زير را مي توان از عوامل موثر در تخريب لايه اوزون دانست:

1)           محور زمين به گونه اي مي باشد كه نور خورشيد به قطب شمال بيشتر از قطب جنوب مي تابد به همين دليل ضخامت لايه اوزون در قطب شمال بيشتراز ضخامت آن در قطب جنوب مي باشد ( زيرا ما گفتيم كه پيوند ميان مولكول اكسيژن و اتم اكسيژن در مولكول اوزون بسيار ضعيف مي باشد و ممكن است با كوچكترين برخورد از هم جدا ويا با دريافت كوچكترين انرژي(مانند انرژي تابشي خورشيد ) به حالت اوليه خود برگردند/

2)           از مورد دوم نتيجه مي گيريم كه هواي قطب جنوب سردتر از هواي قطب شمال مي­باشد ، بنابراين هواي گرم هنگامي كه بر اثر جريان هايي به قطب جنوب مي روند ، چون سبك مي باشند ،به سمت بالا مي روند و موجب نابودي لايه هاي اوزون برفراز قطب جنوب ميشوند.

3)                  در زمستان نور خورشيد كاملاً در تمام سطح قطب جنوب در دسترس نمي باشد، واين امر باعث كاهش دما و تشكيل ابرهاي psc مي شود.

4)            ابرهاي psc اسيدي هستند و به همين دليل آن ها به لايه اوزون آسيب مي رسانند.
لايه اوزون قسمتي از استراتوسفر است که حاوي اوزون است. اوزون توانايي جالب توجهي در جذب برخي از فرکانس هاي اشعه فرابنفش دارد. لايه اوزون زياد چگال نيست. اگر آنرا درتراپوسفر متراکم شود ضخامت آن تنها در حد چند ميلي متر مي شود.

      اوزون در جو زمين عموما توسط شکستن مولکول دو اتمي اکسيژن به دو اتم تنها بوسيله نور فرابنفش بوجود مي آيد. اکسيژن تک اتمي با اکسيژن نشکسته ترکيب مي شود و اوزون را بوجود مي آورند. مولکول اوزون ناپايدار است و هنگامي که نور فرابنفش به آن برخورد مي کند به يک مولکول اکسيژن و يک اکسيژن اتمي شکسته مي شود. به اين فرآيند مداوم واکنش زنجيره اي اوزون اکسيژن ناميده مي شود. بدين ترتيب لايه اوزون در استراتوسفر بوجود مي آيد.

      لايه اوزون مي تواند در حضور کلر، فلوئور و يا برم تخريب شود که عمدتا به آن سوراخ اوزون گفته مي شود. اين عناصر در برخي ترکيبات پايدار به خصوص کلروفلوئوروکربنها(CFC) که به استراتوسفر راه يافته اند يافت مي شوند که بوسيله فعاليت نور فرابنفش روي آنها تجزيه مي شوند. گازهاي نامبرده از هوا چگال ترند به همين خاطر در سطح زمين پخش مي شوند و تقريبا با اکثر مواد آلي واکنش مي­دهند. کلر اتمي اين توانايي را دارد که به مولاريته اوزون را به اندازه تقريبا100000 برابر کاهش بدهد.

                تراکم اوزون اتمسفري در لايه اوزون توسط يک عامل مهم جهاني تغيير مي کند و آن دليل اين است که لايه اوزون در نزديکي استوا ضخيم تر و در نزديکي قطبها نازکتر است. ضخامت لايه هاي اوزون در نيمکره شمالي در سال تقريبا 4% کاهش مي يابد. حدود 4.6% از سطح زمين بوسيله لايه اوزون پوشيده نمي شود که به آنها سوراخ اوزوني گفته مي شود.

                سوئدي ها در 23 ژانويه 1978 اولين مردماني بودند که مصرف افشانه ها را به دليل صدمه زدن به لايه اوزون ممنوع کردند.

                در دوم آگوست 2003 دانشمندان اعلام کردند که فرسايش لايه اوزون به سبب ممنوعيت استفاده از کلروفلوئوروکربنها در حال کاهش است.

                بر اساس تحقيقات دانشمندان لايه اوزون بر فراز قطب جنوب ، در ميانه دهه 60 تا حد زيادي رقيق شده است. دانشمندان ميزان مواد "محافظ در برابر نور" را که گياهان را از آسيب نور مصون ميدارند ، اندازه گيري کرده­اند. مطالعه اين مواد راه تازهاي را براي بازسازي چگونگي نوسان اوزون موجود در استراتوسفر پديد آورده است. اين کار ممکن است مشخص کند که آيا رقيق شدن لايه اوزون فرآيندي دوره اي است و آيا کلرو فلئورو کربنها ، تنها عاملي هستند که سبب ايجاد حفره در لايه اوزون مي شوند يا نه.

www.schoolnet.ir منبع