Otsonikerroksen Toiminta

{h1}

Kuulemme otsonikerroksesta koko ajan. Mutta mikä on otsonikerros ja mitkä ovat otsonikerroksen komponentit?

-Jos olet koskaan nähnyt ikävän auringonpolttajan, olet kokenut ultraviolettisäteilyn vaikutukset auringosta. Itse asiassa olet luultavasti tehnyt henkilökohtaisen vannon ikuisesti sovellettavaksi (ja uudelleenkäytä) aurinkovoidetta aurinkoisina päivinä. Onneksi maa maistaa meidät valtaosasta voimakkaasta ultraviolettivalosta, jolla on oma aurinkosuoja otsoni kerros. Ilman otsonikerrosta, emme vain auringonpolttaisi, on olemassa mahdollisuus, että me menisimme sukupuuttoon. Epäpuhtaasta ultraviolettisäteilyn aistinvaraisuus uhkaisi suurimman osan lajeista, jotka elävät maan pinnalla.

Otsonikerros saa nimensä otsoni kaasu, an Allotropia, tai muodon, elementin happea. Otsonikaasu on tullut niin synonyyminä otsonikerrokselle, että ihmiset viittaavat nyt kerrokseen "otsoniksi". Kuitenkin otsonikaasu ei ole pelkkä maanpäällinen stratosfääri. Se löytyy myös maan pinnalta - jota käytetään esimerkiksi valkaisuun, veteen steriloimiseen ja epämiellyttävien tuoksujen poistamiseen tuotteista.

Nimestään huolimatta otsonikerros ei ole vain otsonikaasu. Myös hapen kaasu, toinen hapen allotrooppi, on runsaasti otsonikerroksessa. Happikaasu on välttämätöntä otsonikaasun muodostumiselle ja se imee ultraviolettivalon, joka estää valon pääsyn maapallon pintaan. Otsonikerros muodostaa luonnollisesti stratosfäärissä, jossa otsonin ja hapen kaasut muunnetaan aina toisiinsa - jatkuvasti "uudestaan" maapallon aurinkovoidetta.

Tutkijat tutkivat otsonikerrosta ymmärtämään muutoksen malleja ja määrittämään, miten ihmiset vaikuttavat tähän muutokseen. Jos otsonia kärsii, miten syytämme? Ensinnäkin tutkia, mikä tämä kerros todella on.

-

Etäisyys tekee sydämestä kasvaa Fonder

Se on melko hämmentävä, kun kuulemme yhden päivän otsonikerroksen vaaraa aiheuttavista vaaroista ja seuraavaan tarpeeseen vähentää otsonia. Otsonikaasu on erittäin hyödyllinen - mutta vain silloin, kun se on muutaman kilometrin päässä meistä otsonikerrosta. Kun auton pakokaasu ja muut asiat aiheuttavat otsonikaasua maapallon lähellä, se saastuttaa ilmaa ja aiheuttaa terveysongelmia. Lue kuinka oksiin kohdistuva saastuminen toimii saadaksesi lisätietoja.

Miten otsonikerros muodostaa ja suojaa

Kun UV-valo osuu happikaasuun, se katkaisee sen kahteen happiatomiin. Sitten, kun happiatomi täyttää happikaasun, se muodostaa otsonikaasua.

Kun UV-valo osuu happikaasuun, se katkaisee sen kahteen happiatomiin. Sitten, kun happiatomi täyttää happikaasun, se muodostaa otsonikaasua.

Useimmat ekosysteemit käyttävät otsonia suojaamaan niitä haitallisilta ultravioletti (UV) valo. Jos tiedät paljon valonspektristä, muista, että vaihtelevat valon aallonpituudet määräävät värin tai valon. Ultraviolettivalo syttyy ihmisen silmän näkyvän valon alueen ulkopuolelle, aivan kuten mikroaaltoja, röntgen- ja radioaaltoja.

UV-valossa, mitä emme tiedä (tai eivät näe) voi vahingoittaa meitä. UV-valo auringon säteiltä palovammoi ihomme ja nappasi nenänsä, kun olemme ulkona aurinkoisena päivänä. Mutta ihon viat ovat vähiten huolissamme. UV-valolle altistuminen voi johtaa ihosyöpään ja kaihiin ja voi vahingoittaa kehon immuunijärjestelmää [lähde: EPA].

Onneksi, otsonikerros suojaa meitä useimmilta auringon haitallisilta UV-säteiltä. Yhdeksänkymmentä prosenttia ilmakehän otsonista on maan päällä stratosfääri - korkeus, joka alkaa kuusi-11 kilometriä (9,6-17,7 kilometriä) maan yläpuolella ja ulottuu noin 30 kilometriä (48,3 kilometriä) maanpinnan yläpuolelle [lähde: Fahey]. Stratosfalla luo luonnollisen ympäristön, joka edesauttaa otsonin muodostumista, jossa kaasu muodostaa suojakerroksen, joka kattaa täysin maan.

Otsonikaasu muodostaa stratosfääriin, kun UV-auringonvalo osuu happikaasuun, joka tunnetaan nimellä otsoni-happi sykli:

  • Tämän syklin ensimmäinen vaihe ilmenee, kun auringon aallonpituus UV-valo aukeaa happikaasun molekyyliin. Valolla on niin paljon energiaa, että se katkaisee happi- sidoksen, joka pitää atomit yhdessä, jolloin syntyy kaksi happiatomia. Tämän prosessin kautta happi absorboi olennaisesti lyhyen aallonpituuden UV-valon, mutta tämä jättää kuitenkin merkittävän määrän UV-valoa, jolla on pidempi aallonpituus, missä otsonia tulee.
  • Toisessa vaiheessa kukin jäljellä olevista jäljellä olevista happiatomeista kiinnittyy sitten kahteen happikaasumolekyyliin ja luo kaksi erillistä otsonimolekyyliä [lähde: Fahey].
  • Lyhyen aallonpituuden UV-valolla on tarpeeksi energiaa erottaa otsonimolekyylit (jotka ovat haihtuvia ja helpompi erottaa hapen molekyylit). Siten syklin kolmannessa vaiheessa otsonikaasu hajoaa sitten yhteen happi- kaasumolekyyliin ja happiatomiin, absorboi siten suuren osan jäljellä olevasta UV-valosta.

Jos mietit, miksi nämä prosessit "absorboivat" UV-valoa, johtuvat siitä, että ne luovat eksoterminen reaktiot, eli ne vapauttavat lämpöä. Pohjimmiltaan happea ja otsonia muuntavat UV-valon lämpöä. Yhdessä otsonin ja happikaasun vaikutus absorboi noin 98 prosenttia haitallisesta UV-valosta [lähde: Sparling].

Seuraavalla sivulla keskustellaan eri menetelmistä ja välineistä, joita tutkijat käyttävät otsonikerrosten otsonikerrosten mittaamiseen.

Otsonikerros ja ilmastonmuutos

Nykyaikaisten tieteellisten teorioiden mukaan hiilidioksidi ajaa globaalia ilmastonmuutosta. Otsonikerroin, toisaalta, ei ole merkittävä voima ilmaston lämpenemisen takia. Ne ovat kuitenkin sidoksissa toisiinsa. Esimerkiksi hiilidioksidi ja ilmaston lämpeneminen voivat johtaa stratosfäärin jäähtymiseen, mikä voi edelleen heikentää otsonikerrosta [lähde: Fahey].Lisäksi otsonikaasu troposfäärissä (otsonikerroksen alapuolella) ja kloorifluorihiilivedyt (CFC-yhdisteet), jotka ovat auttaneet otsonin kasvihuone kaasut, mikä tarkoittaa, että he hakevat lämpöä maan ilmakehässä. Otsoni ja CFC-yhdisteiden osuus ilmastomuutoksesta on kuitenkin vähäistä verrattuna hiilidioksidipäästöihin.

Miten tutkijat mittaavat otsonia

Voimme saada otsonikerroksen mittaukset satelliiteista avaruuteen. Yksi TOMS-välineistä antoi tutkijoille tietoja luomaan otsonitasoja kuvaavaa kuvaa.

Voimme saada otsonikerroksen mittaukset satelliiteista avaruuteen. Yksi TOMS-välineistä antoi tutkijoille tietoja luomaan otsonitasoja kuvaavaa kuvaa.

Tutkijat pystyvät tutkimaan otsonin määrää tietyssä pystysuorassa ilmakehän sarakkeessa käyttämällä erilaisia ​​välineitä. Yksi tällainen väline on ozonesonde ("sonde" tulee vanha englanti, eli messenger), joka sisältää pallon, joka kuljettaa instrumentin yli yli 21 mailia (33,8 km) korkealle stratosfääriin [lähde: NOAA]. Stratosfäärissä se imee ja pitää ilmaa testatakseen otsonikaasun määrää käyttämällä sähkökemiallinen konsentraatiosolu (ECC). ECC käyttää kaliumjodidia, joka reagoi otsonin kanssa sähkövirran aikaansaamiseksi nykyisen otsonin määrän mittaamiseksi [lähde: NOAA]. Vaikka ilmapallo voi puhjeta, kun se saavuttaa korkeuden korkeuden, laitteessa on laskuvarjohyppy, joka vähentää vaurioita, kun se laskeutuu.

Näiden otsoniseosten lisäksi lentokoneita, jotka voivat lentää erityisen korkealla, voivat myös saavuttaa alempaan stratosfääriin ilman otsonin mittaamisen. Myös maan UV-ilmaisimet mittaavat, kuinka paljon UV-valoa on tunkeutunut otsonikerrokseen maapallon saavuttamiseksi, mikä antaa meille vihjeitä siitä, kuinka paljon otsonia ilmakehässä on. Molemmat maa-asemat ja lentokoneet voivat käyttää lasereita myös otsonin havaitsemiseen.

Muita välineitä, joita tutkijat käyttävät, ovat satelliittien, kuten TOMS (Yhteensä otsonin kartoituksen spektrometri). TOMS-instrumentti määrittää otsonikerroksessa olevan otsonin määrän lukemalla takaisinsiroavaa UV-valo, joka on UV-valo, jonka maa palaa takaisin avaruuteen [lähde: NASA]. Vaikka TOMS-ohjelma suljettiin vuonna 2007 sen jälkeen, kun viimeisin TOMS-väline alkoi puuttua tiedon välittämiseen, ohjelmalla oli tärkeä rooli otsonin tilan paljastamisessa 30 vuoden ajan [lähde: Spector]. Samanaikaisesti on otettu käyttöön erilaisia ​​välineitä, joilla mitataan otsonia, kuten Aura-satelliitista otsonin tarkkailuväline (OMI), joka myös mittaa paluuveden UV-valoa.

Koska otsonikaasu on läsnä muiden ilmakehän kaasujen välillä eri tiheyksissä ja eri korkeuksilla, otsonin "paksuuden" määrittäminen riippuu siitä, miten tarkastelet sitä. Jos tuodit kaiken ilmakehän otsonikaasun yhdelle kerrokselle, se olisi vain noin neljännes tuumaa paksu (0,6 senttimetriä) [lähde: Fahey]. Todellisuudessa otsonikaasu levittyy stratosfääriin ja toimii hapen kanssa suojellakseen meitä. Tällä toimenpiteellä otsonikerroksen laajuus on noin 25 mailia paksu (40 km) [lähde: Encyclopedia Britannica].

Kun tiedemiehet määrittävät kaikki yhteensä otsoni, ne mittaavat otsonikaasua ilman pylväässä. Otsonin mittaamiseksi ne käyttävät Dobson yksiköt (DU), joka on nimitetty otsonitutkimuksen edelläkävijäksi, G.M.B. Dobson. Yksi Dobson-yksikkö kertoo 0,01 millimetrin paksuuden otsonikaasua sarakkeessa [lähde: NASA].

Käyttämällä näitä tekniikoita tutkijat ovat kyenneet määrittämään, kuinka paljon otsonikaasu on läsnä stratosfäärissä. Tämä on johtanut häiritseviin löydöksiin, joista puhumme seuraavaksi.

Se tapahtuu joka kevät: Kuinka reikä muodostaa otsonissa

Tutkijat uskovat, että CFC: t, aerosolipurkkeista, AC-yksiköistä ja jääkaapeista vapautuvat kemikaalit ovat suurelta osin syynä otsonikatoa kohtaan.

Tutkijat uskovat, että CFC: t, aerosolipurkkeista, AC-yksiköistä ja jääkaapeista vapautuvat kemikaalit ovat suurelta osin syynä otsonikatoa kohtaan.

1970-luvulla tutkijat havaitsivat, että kemikaalit tunnetaan nimellä Freonit, mikä tarkoittaa kloorifluorihiilivedyt, voivat päästä stratosfääriin ja tuhota otsonikaasua. Tämä oli painava keksintö, jolla on maailmanlaajuisia vaikutuksia, koska useimmat meistä ovat riippuvaisia ​​useista tuotteista ja laitteista, jotka valmistetaan tai käytetään CFC-yhdisteitä ilmakehään. Aerosol spray-tölkit, Styrofoam, ilmastointilaitteet ja jääkaapit ovat muutamia kohteita, jotka tekevät luettelon. Tutkijat alkoivat väittää, että CFC: t auttavat luomaan "reikiä" otsonissa.

Miten tämä voi tapahtua? Ja miten CFC: t olisivat osittain vastuussa? Kemistit Mario Molina ja Sherwood Rowland saivat Nobel-palkinnon vuonna 1995 teorioistaan ​​ja tutkimuksestaan, jotka selittivät, miten tämä voisi toimia. Tutkijat tiesivät, että kloori ja bromi ovat molemmat aineita, jotka voivat tuhota otsonia. On selvää, että jotkut luonnolliset ja keinotekoiset kemialliset yhdisteet, jotka sisältävät klooria ja bromia, pystyvät nousemaan stratosfääriin, missä olosuhteet antavat heille mahdollisuuden reagoida otsonin kanssa ja tuhota sen. Näiden aineiden maapallon luonnollinen tuotanto on 17 prosenttia klooria ja 30 prosenttia bromista stratosfäärissä [lähde: Fahey].

Otsonikerroksen toiminta: otsonikerroksen

Kun kloori kohtaa otsonin, kloorimonoksidi ja happimolekyyli muodostavat (otsonin tuhoamisen). Kun kloorimonoksidi kohtaa happiatomia, kloori vapautuu tuhoamaan enemmän otsonia.

Molina ja Sherwood selittivät, että ihmisen aikaansaamaa CFC-yhdisteitä nousee asteittain otsonikerrokseen, jossa ultraviolettivalot katkaisevat yhdisteet erilleen, mikä vapauttaa klooria [lähde: Nobel-säätiö]. Klooriatomi voi varastaa happiatomia otsonimolekyylistä luomalla happi- kaasua ja kloorimonoksidia (ClO), joka tosiasiallisesti tuhoaa otsonimolekyylin [lähde: Chemical Heritage].Mutta klooriatomi ei ole vielä tehty; klooriatomi voi hajota sen happiatomista ja tuhota jopa 10 000 muuta otsonimolekyyliä [lähde: UCS]. Löytöistään kemistit ennustivat, että vuosien kestäneen CFC-tuotannon jälkeen otsonia vähenisi merkittävästi.

Otsonikerroksen toiminta: että

Useat vuosikymmenet tiedemiehet ovat seuranneet reiän otsonikerroksessa, joka muodostaa Etelämantereen joka kevät.

Kun tutkijat ja suosittu media viittaavat otsonia koskevaan "reikään", he tarkoittavat alueita, joilla on alhainen DU tai joissa otsonikerroksen pystysuora sarake (joka löytyy noin 25 vertikaalimilometriä) sisältää vähän otsonia kaasu verrattuna muihin alueisiin. Yhdessä mielessä otsonin "reikä" voidaan ymmärtää kerroksen "ohut" alueeksi, koska jos keräsimme koko otsonin kyseisellä pystysuoralla alueella, se olisi ohuempi kuin muualla maailmassa. Erityisesti tiedemiehet ovat huolissaan siitä, että CFC-yhdisteiden tuotanto johtaa "reikään" Etelämantereella.

Vuosittain Etelämantereen melutasoinen otsoni tasoittaa voimakkaasti eteläisen pallonpuoliskon kevään aikana. Tutkijat uskovat, että tämä alkoi tapahtua 1970-luvun lopulla CFC-yhdisteiden seurauksena. Reikä muodostaa Etelämantereella, koska kylmä ilma tulee loukkuun siellä polaarinen pyörre - voimakas, kiertävä tuuli. Kylmät lämpötilat mahdollistavat muodostumisen polaarinen stratosfäärin pilviä (PSC:) tai jääpilviä. Nämä PSC-asiakirjat edistävät klooria sisältävien yhdisteiden hajoamista, jotka ovat olemassa CFC-yhdisteiden tuotannon takia. Tämä tekee alueesta erityisen alttiita otsonikatoille. Kun aurinko osuu PSC: eihin alkukeväällä, suuria määriä kloorimonoksidia muodostuu klooria sisältävistä aineista. Onneksi alkukesästä muiden alueiden otsonia tulee täyttämään tämä reikä [lähde: Fahey]. Mutta CFC-tuotannon takia reikä palaa vuosittain. Lisätietoja tästä ilmiöstä on kohdassa "Voimmeko liittää reiän otsonikerrokseen?"

Seuraavaksi tarkastelemme tarkemmin otsonikatoa ja mitä se merkitsee meille maan päällä. Onko mitään ponnisteluja, jotka voisivat estää sen pahenevan?

Otsonikerroksen köyhtymisen vaara ja ehkäisy

Montrealin pöytäkirja oli pyrkimys kannustaa teollisuudenaloja siirtymään

Montrealin pöytäkirja oli pyrkimys kannustaa teollisuudenaloja siirtymään "otsonia kestäviin" tuotteisiin.

Kun ajattelet ultraviolettivalon, luuletko mustat valot? Mustat valot käyttävät vaaratonta UV-valoa, mutta ultraviolettivalo, jonka otsonikerros imeytyy, olisi äärimmäisen vaarallinen, jos se koskettaisi ihoa. UV-valoa on monenlaisia, ja niiden luokitus riippuu niiden aallonpituuksista. UV-valo on seuraavanlainen:

  • UVA (320-400 nanometriä): Otsoni ei absorboi UVA-valoa.
  • UVB (280 - 320 nanometriä): Tämä voi olla haitallista iholle, ja onneksi otsonia suojelee meitä suurelta osin. Mutta jopa terve, "paksu" otsonikerros ei estä kaikkia UVB: tä pääsemästä maapallolle.
  • UVC (alle 280 nanometriä): Otsonikerros estää kaiken UVC: n pääsyn maapallon pintaan. Tämä on hyvä asia, koska UVC olisi erittäin haitallinen ekosysteemeillemme.

UV-voimakkuus maan pinnalla vaihtelee päivästä toiseen ja riippuu siitä, missä asut. Nykyään on helppo tarkistaa paikallinen UV indeksi, joka kertoo kuinka voimakas UV-säteily on alueella. Yhdysvalloissa UV-indeksi lasketaan eri tekijöistä, mukaan lukien otsonimääritykset ja paikalliset pilvipeiteennusteet [lähde: EPA]. Meteorologit mittaavat UV-säteilyä energiansa suhteen ajan mittaan, kuten milliwattit neliösenttimetriä sekunnissa. He ilmaisevat tämän sääraportissa numeroina ja väreinä.

  • Matala (vihreä) = 0-2
  • Kohtalainen (keltainen) = 3-5
  • Korkea (oranssi) = 6-7
  • Erittäin korkea (punainen) = 8-10
  • Extreme (Purple) = 11 ja korkeampi

Jopa otsonikerroksen ansiosta UVA ja erityisesti UVB-valo voivat tunkeutua siihen aiheuttaa ihmisten terveydellisiä ongelmia:

  • Iho syöpä: American Cancer Society mainitsee UV-säteilyn ensisijaisena syynä ihosyöpään [lähde: ACS]. Kun UV-valo vahingoittaa DNA: ta, se heikentää sen kykyä hallita ihon kasvua.
  • Muut iho-ongelmat: Ylialtistuminen UV-valolle voi aiheuttaa iho-vaikutuksia, jotka muistuttavat ennenaikaista ikääntymistä, samoin kuin ihottumaa, joka tunnetaan nimellä Actinic keratoses.
  • immuuni tukahduttaminen: Todisteet osoittavat, että kehon immuunijärjestelmä alkaa heikentyä liiallisen UV-valon seurauksena.
  • Silmä ongelmia: Katkaravut voivat kehittyä UV-altistuksesta, mikä olennaisesti pilvelee näkyä ja voi johtaa sokeuteen.

- Koska nämä riskit ovat olemassa, vaikka otsonikerros absorboi noin 98 prosenttia UV-valosta, tulevaisuus, jossa on vielä ohuempi otsonikerros, on pelottavaa. 1980-luvulla tämä pelottava mahdollisuus kannusti maailman tieteellistä yhteisöä ja poliittisia päättäjiä käsittelemään CFC: n tuotantoa, mikä johti vuoden 1987 Montrealin pöytäkirjaan. Eri teollisuusmaiden poliittiset päättäjät allekirjoittivat tämän sopimuksen sitoumukseksi vähentää CFC-tuotoksiaan. Otsonikerroksen säilyttämispäivää vietetään vuosittain sopimuksen vuosipäivänä 16. syyskuuta.

CFC-yhdisteiden korvaamisen etsiminen on ollut jossain määrin onnistunut. Esimerkiksi, HCFC (kloorifluorihiilivetyjä) voi myös mahdollisesti heikentää otsonikaasua stratosfäärissä, mutta ei lähes CFC-yhdisteiden laajuuteen [lähde: UCS].

Ponnistelut näyttävät toimivan. Raportit osoittavat, että vuoteen 2049 mennessä otsonin elpyy takaisin vuoteen 1979 saakka, jolloin tutkijat uskovat, että reikä alkoi muodostaa [lähde: Reuters]. Monet tiedemiehet uskovat Montrealin pöytäkirjan olevan vastuussa tästä iloisesta toipumisesta.

Jos haluat lisätietoja otsonista ja muista aiheista, tutustu seuraavalla sivulla olevaan linkkiin.


Video Täydentää: Kaikki kuvaa -esimerkkianimaatio: P-miehen seikkailut.




Tutkimus


Elohopea Selitetty
Elohopea Selitetty

Ocean On Tukahduttava, Ja Se On Meidän Vikaamme
Ocean On Tukahduttava, Ja Se On Meidän Vikaamme

Tiede Uutiset


Mies Lähtee Tutkimaan Metalli-Ilmaisinta, Löytää Roman-Era -Vuon
Mies Lähtee Tutkimaan Metalli-Ilmaisinta, Löytää Roman-Era -Vuon

Diy Halloween Puvut: 7 Geeky Getups Mille Tahansa Osapuolelle
Diy Halloween Puvut: 7 Geeky Getups Mille Tahansa Osapuolelle

Nuoret Aikuiset Jättävät Aivohalvauksen Oireet, Jotka Voisivat Pelastaa Elämänsä (Op-Ed)
Nuoret Aikuiset Jättävät Aivohalvauksen Oireet, Jotka Voisivat Pelastaa Elämänsä (Op-Ed)

Ei Alkuperäistä Elämää Löytyy Vielä Buried Etelämantereella
Ei Alkuperäistä Elämää Löytyy Vielä Buried Etelämantereella

Maa Vs. Mars: Polar Opposites
Maa Vs. Mars: Polar Opposites


FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com