Kaip Veikia Ozono Sluoksnis

{h1}

Mes visą laiką girdime apie ozono sluoksnį. Kas yra ozono sluoksnis ir kokie yra ozono sluoksnio komponentai?

-Jei jūs kada nors gavote nemalonų saulės nudegimą, jūs jau esate patyręs ultravioletinių saulės spindulių poveikį. Tiesą sakant, jūs tikriausiai davote asmeninį įžadą amžinai naudoti (ir pakartotinai naudoti) kremus nuo saulės saulėtomis dienomis. Laimei, žemė mus užgožia nuo daugumos intensyvios ultravioletinės šviesos, turėdama savo apsaugos nuo saulės spindulių ozonas sluoksnis. Be ozono sluoksnio ne tik degtume saulėje, bet ir mes galime išnykti. Didžiulis nepalyginamų ultravioletinių saulės spindulių intensyvumas pakenktų daugumai žemės paviršiuje gyvenančių rūšių.

Ozono sluoksnis pavadintas nuo ozonas dujos, an allotropearba formos elemento deguonis. Ozono dujos tapo tokios sinonimiškos ozono sluoksniui, kad žmonės šį sluoksnį vadina „ozonu“. Tačiau ozono dujos ne tik padengia mūsų žemės stratosferą. Jį galima rasti ir žemės paviršiuje - naudojamas tokiems dalykams kaip balinimas, vandens sterilizavimas ir nemalonių kvapų pašalinimas iš produktų.

Nepaisant savo pavadinimo, ozono sluoksnis nėra vien tik ozono dujos. Taip pat ozono sluoksnyje gausu deguonies, dar vienos deguonies formos, deguonies. Deguonies dujos yra būtinos kuriant ozono dujas, jos sugeria ultravioletinę šviesą ir neleidžia jai patekti į žemės paviršių. Natūraliai ozono sluoksnis susiformuoja stratosferoje, kur ozonas ir deguonies dujos visada virsta viena kita - nuolat „tepdami“ žemę nuo saulės.

Mokslininkai tiria ozono sluoksnį, norėdami suvokti jo pokyčių modelius ir nustatyti, kaip žmonės daro įtaką šiam pokyčiui. Kaip dėl to kaltas ozonas? Pirmiausia ištirsime, koks iš tikrųjų yra šis sluoksnis.

Atstumas priverčia širdį augti Fonderiui

Tai gana painu, kai vieną dieną išgirstame apie ozono ardymo pavojus ir poreikį kitą dieną mažinti ozoną. Ozono dujos yra ypač naudingos, tačiau tik tada, kai jos yra ozono sluoksnyje nutolusios nuo mylių. Kai automobilių išmetimas ir kiti dalykai sukelia ozono dujų susidarymą šalia žemės paviršiaus, tai užteršia orą ir sukelia sveikatos problemų. Norėdami sužinoti daugiau, skaitykite Kaip veikia tarša ozonu.

Kaip formuojasi ir saugo ozono sluoksnis

Kai UV šviesa patenka į deguonies dujas, ji suskaidoma iki dviejų deguonies atomų. Tada, kai deguonies atomas susitinka su deguonies dujomis, susidaro ozono dujos.

Kai UV šviesa patenka į deguonies dujas, ji suskaidoma iki dviejų deguonies atomų. Tada, kai deguonies atomas susitinka su deguonies dujomis, susidaro ozono dujos.

Daugelis ekosistemų priklauso nuo ozono, kad apsaugotų juos nuo kenksmingo ultravioletiniai (UV) lengvas. Jei žinote daug apie šviesos spektrą, atsiminsite, kad skirtingi šviesos bangos ilgiai lemia šviesos spalvą ar rūšį. Ultravioletinė šviesa patenka už žmogaus akims matomos šviesos diapazono ribų, panašiai kaip mikrobangos, rentgeno ir radijo bangos.

Kai kalbame apie UV šviesą, tai, ko mes nežinome (arba nematome), gali mus įskaudinti. Saulės spindulių UV spinduliai degina mūsų odą ir strazdanuoja mūsų nosis, kai saulėtą dieną esame lauke. O odos dėmės yra mažiausiai rūpesčių. UV spindulių poveikis gali sukelti odos vėžį ir kataraktą bei pakenkti organizmo imuninei sistemai [šaltinis: EPA].

Laimei, ozono sluoksnis apsaugo mus nuo daugumos saulės kenksmingų UV spindulių. Devyniasdešimt procentų atmosferos ozono yra žemėje stratosfera - aukštis prasideda nuo šešių iki 11 mylių (9,6–17,7 km) virš žemės ir tęsiasi iki maždaug 30 mylių (48,3 km) virš žemės [šaltinis: Fahey]. Stratosfera sukuria natūralią aplinką, palankią ozono susidarymui, kai dujos sudaro apsauginį sluoksnį, kuris visiškai apgaubia žemę.

Ozono dujos stratosferoje susidaro, kai UV saulės spinduliai patenka į deguonies dujas, vadinamoje ozonas-deguonies ciklas:

  • Pirmasis šio ciklo etapas įvyksta, kai trumpo bangos ilgio saulės šviesa iš saulės patenka į deguonies dujų molekulę. Šviesa turi tiek energijos, kad ji sulaužo deguonies ryšį, laikantį atomus kartu, taip sukuriant du deguonies atomus. Vykstant šiam procesui deguonis iš esmės sugeria trumpo bangos ilgio UV šviesą, tačiau tai vis tiek palieka nemažą kiekį ultravioletinių spindulių, turinčių ilgesnį bangos ilgį, būtent ten ir patenka ozonas.
  • Antrame etape kiekvienas iš likusių deguonies atomų užsifiksuos prie dviejų deguonies dujų molekulių, sudarydamas dvi atskiras ozono molekules [šaltinis: Fahey].
  • Trumpojo bangos ilgio UV šviesoje yra pakankamai energijos, kad būtų galima atskirti ozono molekules (kurios yra labiau nepastovios ir lengviau atskiriamos nei deguonies molekulės). Taigi trečiajame ciklo etape ozono dujos tada suskaidomos į vieną deguonies dujų molekulę ir deguonies atomą, taigi sugeria didžiąją dalį likusios UV šviesos.

Jei jums įdomu, kodėl šie procesai „sugeria“ UV šviesą, todėl, kad jie sukuria egzoterminė reakcijos, tai reiškia, kad jos išskiria šilumą. Iš esmės deguonis ir ozonas paverčia UV šviesą šiluma. Kartu ozonas ir deguonies dujos efektyviai sugeria apie 98 procentus kenksmingos UV šviesos (šaltinis: Sparling).

Kitame puslapyje aptarsime įvairius metodus ir instrumentus, kuriuos mokslininkai naudoja matuojant ozono lygį ozono sluoksnyje.

Ozono sluoksnis ir klimato kaita

Remiantis šiuolaikinėmis mokslinėmis teorijomis, anglies dioksidas skatina pasaulinius klimato pokyčius. Kita vertus, ozono sluoksnio nykimas nėra pagrindinė visuotinio atšilimo priežastis. Tačiau jie tam tikru būdu yra susiję. Pavyzdžiui, anglies dioksidas ir visuotinis atšilimas gali priversti stratosferą atvėsti, o tai gali dar labiau ardyti ozono sluoksnį [šaltinis: Fahey]. Be to, troposferoje (po ozono sluoksniu) esančios ozono dujos ir chlorfluorangliavandeniliai (CFC), kurie padėjo sukelti ozono skylę, yra: šiltnamis dujos, tai reiškia, kad jie gaudo šilumą žemės atmosferoje. Tačiau ozonas ir CFC labai mažai prisideda prie klimato pokyčių, palyginti su anglies dioksidu.

Kaip mokslininkai matuoja ozoną

Ozono sluoksnio matavimus galime gauti iš kosminių palydovų prietaisų. Vienas iš TOMS instrumentų davė mokslininkams duomenis, kad šis vaizdas sudarytų ozono lygį.

Ozono sluoksnio matavimus galime gauti iš kosminių palydovų prietaisų. Vienas iš TOMS instrumentų davė mokslininkams duomenis, kad šis vaizdas sudarytų ozono lygį.

Mokslininkai gali ištirti ozono kiekį tam tikrame vertikaliame atmosferos stulpelyje, naudodami įvairius instrumentus. Vienas iš tokių instrumentų yra ozonesonde („sonde“ kilęs iš senosios anglų kalbos, reiškiančio „pasiuntinį“), į kurį įeina balionas, nešantis instrumentą daugiau nei 21 mylios (33,8 km) aukštyje į stratosferą [šaltinis: NOAA]. Stratosferoje jis įsiurbia ir sulaiko orą, norėdamas ištirti ozono dujų kiekį, naudodamas elektrocheminės koncentracijos ląstelė (ECC). ECC naudoja kalio jodidą, kuris, reaguodamas su ozonu, sukuria elektros srovę, kad išmatuotų esančio ozono kiekį [šaltinis: NOAA]. Nors oro balionas gali sprogti, kai jis pasiekia per aukštą aukštį, į prietaisą yra įtrauktas parašiutas, kuris padės sumažinti žalą nusileidus.

Be šių ozonesondų, orlaiviai, kurie gali skristi ypač aukštai, taip pat gali pasiekti žemutinę stratosferą, kad galėtų išmatuoti ozoną ore. Taip pat ant žemės esantys UV detektoriai matuoja, kiek UV spindulių prasiskverbė į ozono sluoksnį, kad pasiektų žemės paviršių, o tai suteikia mums informacijos apie tai, kiek ozono yra atmosferoje. Ir antžeminės stotys, ir lėktuvai gali naudoti lazerius ozonui aptikti.

Kiti mokslininkų naudojami instrumentai apima palydovų instrumentus, tokius kaip TOMS (Viso ozono kartografavimo spektrometras). TOMS prietaisas nustato ozono sluoksnyje esančio ozono kiekį nuskaitydamas užpakalinis UV šviesa, kuri yra UV šviesa, kurią žemė skleidžia atgal į kosmosą [šaltinis: NASA]. Nors TOMS programa buvo uždaryta 2007 m. Po to, kai naujausia TOMS priemonė pradėjo neperduoti informacijos, programa vaidino svarbų vaidmenį atskleidžiant ozono būklę per 30 metų [šaltinis: Spector]. Tuo tarpu ozonui matuoti buvo pavesta įvairių tipų instrumentų, tokių kaip Ozono stebėjimo instrumentas (OMI) „Aura“ palydove, kuris taip pat matuoja užpakalinę UV šviesą.

Kadangi ozono dujos yra tarp kitų atmosferos dujų skirtingo tankio ir skirtinguose aukščiuose, ozono „storio“ nustatymas priklauso nuo to, kaip į jį žiūrėsite. Jei visas atmosferos ozono dujas sukeltumėte iki vieno sluoksnio, jos storis būtų tik ketvirtadalis colio (0,6 centimetro) [šaltinis: Fahey]. Tačiau iš tikrųjų ozono dujos pasklinda stratosferoje ir veikia mus su deguonimi. Taikant šią priemonę, ozono sluoksnis yra maždaug 25 mylių storio (40 kilometrų) [šaltinis: Encyclopedia Britannica].

Kai mokslininkai nustato viso ozonas, jie matuoja ozono dujų kiekį oro stulpelyje. Ozonui matuoti jie naudoja Dobsonas vienetų (DU), pavadintas ozono tyrimų pradininku G.M.B. Dobsonas. Vienas Dobsono vienetas stulpelyje rodo 0,01 milimetro ozono dujų storį [šaltinis: NASA].

Naudodamiesi šiais metodais, mokslininkai sugebėjo nustatyti, kiek ozono dujų yra stratosferoje. Tai paskatino kai kuriuos nerimą keliančius atradimus, apie kuriuos mes kalbėsime toliau.

Tai vyksta kiekvieną pavasarį: kaip skylė formuojasi ozone

Mokslininkai mano, kad CFC, chemikalai, išsiskiriantys iš aerozolių skardinių, kintamos srovės įtaisų ir šaldytuvų, daugiausia kalti dėl ozono ardymo.

Mokslininkai mano, kad CFC, chemikalai, išsiskiriantys iš aerozolių skardinių, kintamos srovės įtaisų ir šaldytuvų, daugiausia kalti dėl ozono ardymo.

Aštuntajame dešimtmetyje mokslininkai atrado, kad chemikalai vadinami CFC, kuris reiškia chlorfluorangliavandeniliai, gali pasiekti stratosferą ir sunaikinti ozono dujas. Tai buvo sunkus atradimas, turintis reikšmės visame pasaulyje, nes dauguma mūsų pasikliauja keliais produktais ir prietaisais, kurie gaminant ar naudojant išskiria CFC į atmosferą. Aerozolinės purškiamos skardinės, putų putplasčio putplastis, oro kondicionieriai ir šaldytuvai yra keletas elementų, sudarančių sąrašą. Mokslininkai pradėjo tvirtinti, kad CFC prisideda prie „skylių“ susidarymo ozone.

Kaip tai galėjo nutikti? Ir kaip CFC galėjo būti iš dalies atsakingi? Chemikai Mario Molina ir Sherwood Rowland 1995 m. Buvo apdovanoti Nobelio premija už teorijas ir tyrimus, paaiškinančius, kaip tai gali veikti. Mokslininkai žinojo, kad chloras ir bromas yra abi medžiagos, galinčios sunaikinti ozoną. Pasirodo, kai kurie natūralūs ir žmogaus sukurti cheminiai junginiai, turintys chloro ir bromo, gali pakilti iki stratosferos, kur sąlygos jiems leidžia reaguoti ir sunaikinti ozoną. Natūralus šių medžiagų gaminimas žemėje sudaro 17 procentų chloro ir 30 procentų bromo stratosferoje [šaltinis: Fahey].

Kaip veikia ozono sluoksnis: gali

Kai chloras susiduria su ozonu, susidaro chloro monoksidas ir deguonies molekulės (naikina ozoną). Kai chloro monoksidas susiduria su deguonies atomu, chloras išsiskiria, kad sunaikintų daugiau ozono.

Molina ir Sherwood paaiškino, kad CFC, kurie yra žmogaus sukurti, palaipsniui kyla į ozono sluoksnį, kur ultravioletinė šviesa skaido junginius ir išskiria chlorą [šaltinis: Nobelio fondas]. Chloro atomas gali pavogti deguonies atomą iš ozono molekulės, sudarydamas deguonies dujas ir chloro monoksidą (ClO), kurie veiksmingai naikina ozono molekulę [šaltinis: Cheminis paveldas]. Tačiau chloro atomas dar nėra padarytas; chloro atomas gali atitrūkti nuo savo deguonies atomo ir sunaikinti dar 10 000 ozono molekulių [šaltinis: UCS]. Remdamiesi savo išvadomis, chemikai prognozavo, kad po ilgo neriboto CFC gamybos metų ozonas žymiai ardys.

Kaip veikia ozono sluoksnis: veikia

Jau keletą dešimtmečių mokslininkai kiekvieną pavasarį stebi skylę ozono sluoksnyje, kuris susidaro virš Antarkties.

Kai mokslininkai ir populiari žiniasklaida nurodo į „skylę“ ozone, tai iš tikrųjų reiškia teritoriją, kurioje yra mažas DU, arba kurioje vertikalioje ozono sluoksnio stulpelyje (kuris, kaip mes nustatėme, apima maždaug 25 vertikalias mylias) yra mažai ozono dujų, palyginti su kitomis sritimis. Vieną prasme ozono „skylė“ gali būti suprantama kaip „plonas“ sluoksnio plotas, nes jei mes surinktume visą ozoną toje vertikalioje srityje, jis būtų plonesnis už kitas žemės paviršiaus vietas. Visų pirma, mokslininkai nerimauja, kad CFC gamyba sukels „skylę“ virš Antarktidos.

Kiekvienais metais pietiniame pusrutulio pavasarį ozono lygis virš Antarktidos smarkiai krinta. Mokslininkai mano, kad tai prasidėjo aštuntojo dešimtmečio pabaigoje dėl CFC. Antarktidoje susidaro skylė, nes dėl to ten įstringa šaltas oras poliarinis sūkurys - stiprus, cirkuliuojantis vėjas. Šalta temperatūra leidžia susidaryti poliarinis stratosferos debesys (PSC) arba ledo debesys. Šie PSC skatina skaidyti chloro turinčius junginius, kurie susidaro dėl mūsų gaminamų CFC. Dėl to sritis yra ypač jautri ozono ardymui. Kai saulė pasiekia PSC ankstyvą pavasarį, iš medžiagų, kuriose yra chloro, susidaro didelis chloro monoksido kiekis. Laimei, iki vasaros pradžios ozonas iš kitų vietovių patenka į šią skylę. [Šaltinis: Fahey]. Bet dėl ​​mūsų CFC gamybos skylė kasmet grįžta. Norėdami gauti daugiau informacijos apie šį reiškinį, skaitykite „Ar galime uždaryti skylę ozono sluoksnyje?“.

Toliau atidžiau panagrinėsime ozono ardymąsi ir tai, ką jis reiškia mums žemėje. Ar yra kokių nors pastangų, kurios galėtų užkirsti kelią jo blogėjimui?

Ozono sluoksnio nykimo pavojus ir prevencija

Monrealio protokolu buvo siekiama paskatinti pramonės šakas pereiti prie

Monrealio protokolu buvo siekiama paskatinti pramonę pereiti prie „ozonui nekenksmingų“ produktų.

Ar galvodami apie ultravioletinę šviesą galvojate apie juodąją šviesą? Juoda šviesa naudoja nekenksmingą ultravioletinę šviesą, tačiau ultravioletinė šviesa, kurią sugeria ozono sluoksnis, būtų ypač pavojinga, jei ji liečiasi su mūsų oda. Yra daugybė skirtingų UV šviesos rūšių, jų klasifikacija priklauso nuo jų bangos ilgio. UV spinduliai yra šių formų:

  • UVA (nuo 320 iki 400 nanometrų): Ozonas nesugeria UVA šviesos.
  • UVB (nuo 280 iki 320 nanometrų): Tai gali pakenkti odai, ir, laimei, ozonas apsaugo mus nuo didžiosios jo dalies. Bet net sveikas, „storas“ ozono sluoksnis netrukdo UVB patekti į žemę.
  • UVC (mažiau nei 280 nanometrų): Ozono sluoksnis neleidžia ultravioletiniams spinduliams patekti į žemės paviršių. Tai geras dalykas, nes UVC būtų labai kenksmingas mūsų ekosistemoms.

UV intensyvumas žemės paviršiuje svyruoja kiekvieną dieną ir priklauso nuo to, kur gyvenate. Šiomis dienomis lengva pasitikrinti vietinius UV spinduliai indeksas, kuris jums pasakys, kokia stipri jūsų ultravioletinė spinduliuotė. JAV UV indeksas apskaičiuojamas pagal įvairius veiksnius, įskaitant ozono matavimus ir vietines debesų aprėpties prognozes [šaltinis: EPA]. Meteorologai matuoja UV spinduliuotę pagal jos energiją tam tikrame plote, pavyzdžiui, milvatai vat kvadratiniame centimetre per sekundę. Jie tai išreiškia orų ataskaitose skaičiais ir spalvomis.

  • Žemas (žalias) = ​​0–2
  • Vidutinis (geltonas) = ​​3–5
  • Aukšta (oranžinė) = 6–7
  • Labai aukštas (raudonas) = ​​8–10
  • Nepaprasčiausias (purpurinis) = 11 ir didesnis

Net esant ozono sluoksniui, UVA ir ypač UVB šviesa gali prasiskverbti į jį, kad sukelti šias sveikatos problemas žmonėms:

  • Oda vėžys: Amerikos vėžio draugija nurodo ultravioletinę spinduliuotę kaip pagrindinę odos vėžio priežastį [šaltinis: ACS]. Kai UV šviesa kenkia DNR, ji susilpnina jos sugebėjimą kontroliuoti odos augimą.
  • Kitos odos problemos: Per didelis UV spindulių poveikis gali sukelti odos poveikį, primenantį priešlaikinį senėjimą, taip pat odos pažeidimus, žinomus kaip aktininės keratozės.
  • Imuninis slopinimas: Įrodymai rodo, kad organizmo imuninė sistema pradės silpnėti dėl per daug UV spindulių.
  • Akis problemos: Katarakta gali išsivystyti dėl UV spindulių poveikio, kuris iš esmės užtemdo akis ir gali sukelti aklumą.

-Jeigu ši rizika egzistuoja net tada, kai ozono sluoksnis sugeria apie 98 procentus ultravioletinių spindulių, ateityje dar plonesniu ozono sluoksniu yra baisu. Devintajame dešimtmetyje ši bauginanti perspektyva paskatino pasaulio mokslo bendruomenę ir politikos formuotojus spręsti CFC gamybos klausimą, po kurio buvo priimtas 1987 m. Monrealio protokolas. Skirtingų išsivysčiusių šalių politikos formuotojai pasirašė šią sutartį kaip pasižadėjimą sumažinti CFC išmetimą. Tarptautinė ozono sluoksnio išsaugojimo diena yra minima kiekvienais metais sutarties sukakties proga, rugsėjo 16 d.

Pastangos rasti CFC pakaitalą buvo šiek tiek sėkmingos. Pavyzdžiui, HCFC (Hidrochlorfluorangliavandeniliai) taip pat gali išstumti ozono dujas stratosferoje, bet ne iki CFC (šaltinis: UCS).

Panašu, kad pastangos veikia. Ataskaitos rodo, kad iki 2049 m. Ozono storis atsigaus iki 1979 m., Tai yra tada, kai mokslininkai mano, kad skylė pradėjo formuotis [šaltinis: Reuters]. Daugelis mokslininkų mano, kad Monrealio protokolas yra atsakingas už šį džiaugsmingą pasveikimą.

Norėdami sužinoti daugiau apie ozoną ir kitus susijusius dalykus, tyrinėkite nuorodas kitame puslapyje.


Vaizdo Papildas: Ozono sluoksnis.




Tyrimas


Irma Batters Florida, Gali Išlaikyti Uragano Stiprumą Per Pirmadienį
Irma Batters Florida, Gali Išlaikyti Uragano Stiprumą Per Pirmadienį

Kodėl Ledkalniai Plūduriuoja?
Kodėl Ledkalniai Plūduriuoja?

Mokslas Naujienos


15 „Mažylis“ Didžiųjų Baltųjų Ryklių Spiečius Prie Irklininkų
15 „Mažylis“ Didžiųjų Baltųjų Ryklių Spiečius Prie Irklininkų

Kvantinės Fizikos Dėka Kiekvienoje Stiklinėje Yra Dviejų Rūšių Vanduo
Kvantinės Fizikos Dėka Kiekvienoje Stiklinėje Yra Dviejų Rūšių Vanduo

Puslapis Iš Elioto Neso Į Kovą Su Prekyba Laukiniais Gyvūnais (Op-Ed)
Puslapis Iš Elioto Neso Į Kovą Su Prekyba Laukiniais Gyvūnais (Op-Ed)

Rittenhouse, Deividas
Rittenhouse, Deividas

Dažnas Virusas Gali Būti Susijęs Su Vaisiaus Širdies Problemomis
Dažnas Virusas Gali Būti Susijęs Su Vaisiaus Širdies Problemomis


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com