کاشف لایه اوزون و حقایق کشف سوراخ لایه اوزون...

کاشف لایه اوزون

کاشف لایه اوزون و حقایق کشف سوراخ لایه اوزون شامل تحقیقات گسترده‌ای است که دانشمندان را به کشف این لایه حیاتی و اثرات تخریبی مواد شیمیایی مانند کلروفلوئوروکربن‌ها (CFCs) در دهه ۱۹۸۰ رساند. این کشفیات نشان داد که چگونه این مواد باعث کاهش اوزون و ایجاد سوراخ در قطب جنوب می‌شوند. در این مقاله از به بررسی دقیق این موضوع می‌پردازیم.

کاشف لایه اوزون کیست؟ 

لایه اوزون یا سپر اوزون ناحیه ای از استراتوسفر زمین است که بیشتر تابش فرابنفش خورشید را جذب می کند. حاوی غلظت بالایی از ازن (O3) در رابطه با سایر بخش‌های جو است، اگرچه نسبت به سایر گازهای موجود در استراتوسفر هنوز کم است. لایه ازن حاوی کمتر از 10 قسمت در میلیون ازن است، در حالی که میانگین غلظت ازن در جو زمین به طور کلی حدود 0.3 قسمت در میلیون است. لایه اوزون عمدتاً در قسمت پایینی استراتوسفر، از حدود 15 تا 35 کیلومتری (9 تا 22 مایلی) بالای زمین یافت می‌شود، اگرچه ضخامت آن در فصل‌ها و جغرافیایی متفاوت است. 

لایه اوزون در سال 1913 توسط فیزیکدانان فرانسوی چارلز فابری و هانری بوئیسون کشف شد. اندازه‌گیری‌های خورشید نشان داد که تشعشعاتی که از سطح آن خارج می‌شوند و به زمین می‌رسند معمولاً با طیف یک جسم سیاه با دمای 5500 تا 6000 کلوین (5230 تا 5730 درجه سانتی‌گراد) سازگار است. هیچ تابشی زیر طول موج 310 نانومتر در انتهای طیف فرابنفش وجود نداشت. استنباط شد که تشعشع از دست رفته توسط چیزی در جو جذب می شود. در نهایت طیف تشعشعات از دست رفته تنها با یک ماده شیمیایی شناخته شده، یعنی ازن مطابقت داده شد. 

خواص آن توسط هواشناس بریتانیایی گوردون میلر بورن دابسون که یک طیف‌سنج ساده (دابسون‌متر) را توسعه داد که می‌تواند برای اندازه‌گیری ازن استراتوسفر از زمین مورد استفاده قرار گیرد، به تفصیل مورد بررسی قرار گرفت. بین سال‌های 1928 و 1958، دابسون یک شبکه جهانی از ایستگاه‌های نظارت بر ازن را تأسیس کرد که تا به امروز به کار خود ادامه می‌دهند. "واحد دابسون" (DU)، اندازه گیری مناسب برای مقدار ازن سربار، به افتخار او نامگذاری شده است.

لایه اوزون 97 تا 99 درصد از نور فرابنفش با فرکانس متوسط ​​خورشید را جذب می کند (از حدود 200 نانومتر تا طول موج 315 نانومتر)، که در غیر این صورت به طور بالقوه به اشکال حیات در معرض نزدیک سطح آسیب می رساند.

در سال 1985، تحقیقات اتمسفر نشان داد که لایه اوزون توسط مواد شیمیایی آزاد شده توسط صنعت، عمدتاً کلروفلوئوروکربن ها (CFC) در حال تخلیه است. نگرانی در مورد افزایش تشعشعات فرابنفش به دلیل تخریب لایه لایه اوزون، زندگی روی زمین را تهدید می کند، از جمله افزایش سرطان پوست در انسان و سایر مشکلات زیست محیطی،  منجر به ممنوعیت مواد شیمیایی شد و آخرین شواهد نشان می دهد که تخریب لایه ازن کند یا متوقف شده است. مجمع عمومی سازمان ملل متحد روز 16 سپتامبر را به عنوان روز جهانی حفاظت از لایه اوزون نامگذاری کرده است.

سوراخ لایه اوزون

تاریخچه سوراخ ازون

در طول قرن بیستم، اکتشافات و مشاهداتی به تدریج انجام شد که به دانشمندان اجازه می‌داد درک کنند که چگونه مواد شیمیایی ساخته‌شده توسط انسان مانند کلروفلوئوروکربن‌ها هر بهار سوراخی در لایه ازون بالای قطب جنوب ایجاد می‌کنند.

در اوایل سال ۱۹۱۲، کاوشگران قطب جنوب مشاهداتی از انواع غیرمعمول ابرهای پرده مانند در استراتوسفر قطبی ثبت کردند، اگرچه در آن زمان نمی‌توانستند بدانند که این ابرها چقدر مهم خواهند شد. در سال ۱۹۵۶، بررسی قطب جنوب بریتانیا رصدخانه خلیج هالی را در قطب جنوب برای آماده‌سازی برای سال ژئوفیزیک بین‌المللی (IGY) سال ۱۹۵۷ راه‌اندازی کرد. در همان سال، اندازه‌گیری‌های ازون با استفاده از یک اسپکتروفتومتر دوبسون آغاز شد.

این اندازه‌گیری‌ها اولین سرنخ‌ها را در مورد مشکل در لایه ازون ارائه دادند. در سال 1985، گروهی از دانشمندان (J. C. Farman، B. G. Gardiner و J. D. Shanklin) اولین مقاله در مورد مشاهدات از دست دادن ازون در بهار در قطب جنوب را در مجله Nature منتشر کردند. در سال 1986، دانشمندان ناسا از داده‌های ماهواره‌ای Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) و ابزار Solar Backscatter Ultraviolet (SBUV) برای نشان دادن اینکه سوراخ ازون یک پدیده منطقه‌ای در مقیاس قطب جنوب است، استفاده کردند.

بین سال‌های ۱۹۸۶ و ۱۹۸۷، چندین مقاله مکانیسم‌های احتمالی برای سوراخ ازون را پیشنهاد کردند، از جمله تأثیرات شیمیایی، دینامیکی (هواشناسی) و چرخه خورشیدی. یکی از مقالات کلیدی که شیمی جو CFCها و تخریب ازون را توضیح می‌داد، توسط سوزان سالومون و چندین همکارش بود. این مقاله همچنین بر نیاز به وجود ابرهای استراتوسفری قطبی برای توضیح شیمی واکنش تأکید کرد. همچنین در سال ۱۹۸۶، مایکل بی. مک‌کلو و همکارانش نقش برم در واکنش‌های تخریب ازون را توصیف کردند. پل کروتزن و فرانک آرنولد پیشنهاد کردند که ابرهای استراتوسفری قطبی می‌توانند از تری‌هیدرات اسید نیتریک ساخته شوند که این امر حضور ابرها در ارتفاع و دمایی را که نباید برای مقدار کمی بخار آب خالص موجود در استراتوسفر برای چگالش کافی سرد باشد، توضیح می‌دهد.

شواهد دیده شده نقش کلر در از دست دادن ازون در همان دوره همچنان افزایش یافت. به عنوان مثال، اکسپدیشن ملی ازون (NOZE) سطوح بالایی از کلر دی اکسید شیمیایی (OClO) را در طول سوراخ ازون بهاری از ایستگاه تحقیقاتی مک‌موردو اندازه‌گیری کرد. سپس در سال ۱۹۸۷، اکسپدیشن ازون هوایی قطب جنوب هواپیماهای تحقیقاتی ER-2 و DC-8 را از پونتا آرناس، شیلی، به گرداب قطب جنوب پرواز داد.

مشاهدات هواپیما «تفنگ دودزا» را بین کلر مشتق از CFC و سوراخ ازون مرتبط کرد. داده‌های پرواز همبستگی منفی بین مونوکسید کلر (ClO) و ازون را نشان داد: هرچه غلظت ClO بیشتر باشد، غلظت ازون کمتر است. در سال 1988، زوج زن و شوهر ماریو و لوئیزا مولینا واکنش‌های شیمیایی را که از طریق آن ClO تخریب بسیار سریع ازون را کاتالیز می‌کند، توصیف کردند.

ناسا از دهه 1970 از طریق مشاهدات ماهواره‌ای، وضعیت لایه ازون را نظارت کرده است که با سنسورهای TOMS روی ماهواره‌های نیمبوس آغاز شد. آخرین نسل فناوری نظارت ازون، مجموعه نقشه‌برداری و پروفایل ازون (OMPS)، در حال پرواز در ماهواره Suomi NPP ناسا/NOAA است.

سوالات متداول کاشف لایه اوزون و حقایق کشف سوراخ لایه اوزون 

1. چه کسی کاشف لایه اوزون بود؟

لایه اوزون توسط فیزیکدانان فرانسوی، چارلز فابری و هانری بوئیسون در سال ۱۹۱۳ کشف شد.

2. سوراخ لایه اوزون چگونه کشف شد؟

در سال ۱۹۸۵ دانشمندان با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای و اندازه‌گیری‌های زمینی متوجه کاهش شدید ازون در قطب جنوب شدند و این پدیده را به مواد شیمیایی مانند CFC نسبت دادند.

3. نقش کلروفلوئوروکربن‌ها (CFCs) در تخریب لایه اوزون چیست؟

کلروفلوئوروکربن‌ها (CFCs) با انتشار در استراتوسفر به مولکول‌های اوزون آسیب رسانده و باعث کاهش آن و ایجاد سوراخ در لایه اوزون می‌شوند.

4. آیا سوراخ لایه اوزون قابل ترمیم است؟

با ممنوعیت استفاده از مواد مخرب مانند CFCs، نشانه‌هایی از بهبود و ترمیم لایه اوزون دیده شده و روند تخریب آن کند یا متوقف شده است.

5. روز جهانی حفاظت از لایه اوزون چه روزی است؟

مجمع عمومی سازمان ملل متحد روز ۱۶ سپتامبر را به عنوان روز جهانی حفاظت از لایه اوزون نامگذاری کرده است.

سخن پایانی

در سخن پایانی، باید بر اهمیت حفاظت از لایه اوزون به عنوان سپر حیاتی برای کره زمین تأکید کرد. کشف سوراخ لایه اوزون و اقدامات جهانی برای مقابله با آن نشان می‌دهد که همکاری و آگاهی‌سازی بین‌المللی می‌تواند به جلوگیری از فجایع زیست‌محیطی منجر شود. هرچند که گام‌های مثبتی برای کاهش تخریب لایه اوزون برداشته شده، اما ادامه این مسیر و پایبندی به معاهدات زیست‌محیطی همچنان ضروری است تا آینده‌ای پایدار برای نسل‌های آینده فراهم شود.

  گرد آوری:بخش علمی