Атмосфералық озон

Кіріспе

Озон О3 атмосфералық үдерістерде (биологиялқ үдерістер сияқты) үлкен рөл ойнайды, оның ауадаңы көлемі тым аз – 4*10-5% болса да. 1879-1880 жылдарда ақ Күн мен жұлдыздардың спектрі ультракүлгін шетінде «кесілген» екені, шамамен λ=2900 А болатынын анықтады. 1903 жылы Мейер және анығырақ 1913 жылы Фабри мен Бюиссон зертханада спектрдің осы бөлігінде азонның жұтылуын зерттеген болатын. 1921 жылы Фабри мен Бюиссон жер атмосферасында жұтылатын зат болып шынымен де атмосферадан 20 км жоғарыда жатқан азон табылатынын дәлелдеді.
Ультракүлгін радиацияны озонның көп жұтатынын білеміз, демек оның үлкен бөлігі (шамамен күн энергиясының 1,5 %-ы) озонның ең биік бөлігінде ақ жұтылып үлгереді, соның нәтижесінде 40-55 км биіктікте ауа өте жылы болады. Мұнда, Фасидің МГГ кезіндегі бақылаулары бойынша , температура 44°-қа жетуі мүмкін. 4-суретте манабе мен Штриклердің есептері бойынша озон бар кезде жіне жоқ кездердегі стратосферадағы ауаны есептелуі көрсетілген. 90°-қа жеткен айырмашылық стратосферадағы жылу балансына кішкентай қоспаның рөлін көрсетеді.
Ультракүлгін сәулелер үлкен биологиялық белсенділікке ие, олар көптеген бактерияларды өлтіреді, ағзада D дәруменінің қалыптасуына әсер етеді, ал ол бойдың өсуі мен рахиттің алдын алады және т.с.с. Егер де күннің белсенді сәулелерінің үлкен бөлігін ұстап тұратын озон болмаса, онда жер бетіндегі биологиялық үдерістер мүлдем өзгеріп кеткен болар еді. Тіпті, қазіргі формадағы өмір жер бетінде оттегі пайда болып, сол арқылы озон қабаты түзілгеннен кейін де қалыптасқан болуы мүмкін.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

ІІ бөлім
АТМОСФЕРАЛЫҚ ОЗОН
Озон О3 атмосфералық үдерістерде (биологиялқ үдерістер сияқты) үлкен рөл ойнайды, оның ауадаңы көлемі тым аз - 4*10-5% болса да. 1879-1880 жылдарда ақ Күн мен жұлдыздардың спектрі ультракүлгін шетінде кесілген екені, шамамен λ=2900 А болатынын анықтады. 1903 жылы Мейер және анығырақ 1913 жылы Фабри мен Бюиссон зертханада спектрдің осы бөлігінде азонның жұтылуын зерттеген болатын. 1921 жылы Фабри мен Бюиссон жер атмосферасында жұтылатын зат болып шынымен де атмосферадан 20 км жоғарыда жатқан азон табылатынын дәлелдеді.
Ультракүлгін радиацияны озонның көп жұтатынын білеміз, демек оның үлкен бөлігі (шамамен күн энергиясының 1,5 %-ы) озонның ең биік бөлігінде ақ жұтылып үлгереді, соның нәтижесінде 40-55 км биіктікте ауа өте жылы болады. Мұнда, Фасидің МГГ кезіндегі бақылаулары бойынша , температура 44°-қа жетуі мүмкін. 4-суретте манабе мен Штриклердің есептері бойынша озон бар кезде жіне жоқ кездердегі стратосферадағы ауаны есептелуі көрсетілген. 90°-қа жеткен айырмашылық стратосферадағы жылу балансына кішкентай қоспаның рөлін көрсетеді.

4-сурет. Радиациялық теңдік кезіндегі бұлтсыз атмосфераның температурасы, Н2О (1), Н2О+СО2 (2), СО2 (3) және Н2О+СО2+О3 (4) булары бар кезде сепетелген. Штриклер мен манабе бойынша.

Ультракүлгін сәулелер үлкен биологиялық белсенділікке ие, олар көптеген бактерияларды өлтіреді, ағзада D дәруменінің қалыптасуына әсер етеді, ал ол бойдың өсуі мен рахиттің алдын алады және т.с.с. Егер де күннің белсенді сәулелерінің үлкен бөлігін ұстап тұратын озон болмаса, онда жер бетіндегі биологиялық үдерістер мүлдем өзгеріп кеткен болар еді. Тіпті, қазіргі формадағы өмір жер бетінде оттегі пайда болып, сол арқылы озон қабаты түзілгеннен кейін де қалыптасқан болуы мүмкін.

§ 8. Өлшеу бірліктері
Атмосфераның белгілі бір жерінде (қабатында) озонның болуын келесі қасиеттерді қолдана отырып бағалауға болады:
1. Озонның тығыздығы (парциональды тығыздық) ρ3, кей кездері γ деп те белгілене береді және м3 ішіндегі микрограмдармен сипатталады (1 мкгм3=10-6 г м3). Кейде озонның тығыздығы ауаның 1 км қалыңдықтағы қабатында жатқан озон қабатының қалыңдығымен беріледі, ол қалыпты қысымға 750 мм сын бағ және 0° қалыпты температураға келтірілген. 10-3 смкм шамасы озонның 21,414 мкг м3 тығыздығына сәйкес келеді.
ρ3 тығыздығы 1 см3 озондағы N3 молекулалар санына пропорционал.
2. Қоспалардың қатынасы r3 - озон тығыздығының ρ ауа тығыздығына қатынасы, 1 г ауада мирограмдармен сипатталады

r3=1pRBTρ3*10-9, (8.1)

егер ауа қысымы р миллиметрмен берілсе, ал ρ3 - мкгм3 болса.
3. Озонның парациальды қысымы р3 миллиметрмен берледі

p3=0.6035 pr3=1.7322*10-3Tρ3. (8.2)

Атмосфера қатарындағы озонның жалпы көлемі әдетте х арқылы беріледі және сантиметрмен өлшенеді, яғни қалыпты қысымға және 0° температураға келтірілген атмосфералық озон қабатының қалыңдығы. Қалыпты жағдайларда озонның тығыздығы ρ03=2,1414*10-3 гсм3 шамасына тең. Мынаны көру оңай:

x=1ρ03p1p2ρ3dz. (8.3)

Кейбір қабаттарда, ауа қысымы р1 және р2 шамаларына сәйкес болатын z1 және z2 биіктіктері арасында О3 көлемін (2.1) арқылы есептегенде мынаған тең болады:

x12=1ρ03z1z2ρ3dz=x=1gρ03p1p2r3dz=x= 1.6571gp1p2ρ3dlnp. (8.4)

Озонның вертикаль таралуын бейнелеуге арналған озонограмманың бланкісінде (5-сурет) абсцисса осінің бойына 0 мен 320 мкмб аралығында р3 мәні, ал ордината осінің бойына - lnp мәні қойылған, р үшін 1000 мб мен 1 мб аралығында болады. (2.3) формуласына сәйкес lnp шамамен алғанда z биіктігіне пропорционал. Мұндай озонограммаға салынған О3 вертикаль таралуының қисығы (8.4) формуласына сәйкес қасиеттерге ие болады, ол оны шектейді және р1 деңгейінен бастап р2 деңгейіне дейін ордината осінің ауданымен анықтайды, яғни р3 пен lnp арасындағы интеграл осы шектерде х12 қабатындағы озон құрамына пропорционал болады.

5-сурет. Годсон озонограммасы.

Графикте сондай-ақ r3=const сызықтары келтірілген, олар арқылы егер р3 және р белгілі болса, r3 жүйесінің қатынасын анықтауға болады.

§ 10. Озонның географиялық таралуы және жылдық жүрісі
Табиғатта байқалатын озон қабатының қалыңдығы х кең көлемде өзгеріп отырады - 0,068 см мен (Тромсе, Солтүстік Норвегия, 1942 жылдың 23 және 24 қыркүйектері) 0,662 см аралығында (Порт-о-Франсэ, кергелен аралы, 1959 жылдың 22 қыркүйегі). Мұндайда озонның таралуы, ауа райы секілді, экваторлық белдеуде ғана тұрақты болады, және де полярға дақын зоналарда барынша өзгергіш болып келеді, оған шеттік мәндер х де енеді (9-сурет). Халықаралық геофизикалық жыл кезінде жүргізілген бақылаулар бойынша озондық экватор деп аталатын озонның көлемі орташа есеппен алғанда минималды болатын облыс географиялық экватордан солтүстікке қарай орналасқан екен, жазда (мамыр қазан аралығында) - 15 және 25° с.е. аралығында, ал басқа маусымдарда - 0 мен 15° с.е. аралығында болады екен. Мұнда жыл бойы х 0,239-0,276 см шегінің шамасында өзгереді. Осы жерден солтүстікке қарай х өседі, әсіресе көктемде күшті өзгеріске ұшырайды, бұл кезде, наурызда 70-80° с.е. зонасында озон қабатының орташа қалыңдығы 0,502 см болады, және де полюске қарай бірнеше есе кішірейеді. х орнының ұқсас орналасуы оңтүстік жарты шарда да байқалған, мұнда х экватордан оңтүстікке қарай жылдам үлкейеді. Кергелен аралында (49° о.е.) х орташа айлық мәні 0,596 жетуі мүмкін, дәл осындай жағдай 1959 жылы болған. х максимум белдеуі оңтүстік жарты шарда 60-70° о.е. аралығында орналасқан, ал жазда (қаңтар-сәуір) тағы да солтүстікке қарай жылжиды. Полярға жақын озон минимумы Антарктикада күштірек бейнеленген және Арктикамен салыстырғанда көлемі үлкен.
1958-1959 жылдары орташа алғанда солтүстік жарты шарда озонның қабаты 0,298 см құраған, оңтүстікте - 0,307 см; барлығы атмосферада 3,36*109 т озон болған. Солтүстік жарты шарда озонның 44 %-ы 0 мен 30° с.е. аралығындағы тропикалық белдеуде жатқан екен, және де бар болғаны 16 %-ы ғана полярлық белдеуде 60 пен 90° с.е. орналасқан. Бұл кедергі кетірмейді.
Дәл осы уақытта тропикалық белдеуде х жылдық жүрісі күн радиациясы секілді мөлшері өте аз болғандықтан, жоғарғы еніктерде ол жақсы көрсетіледі. Поляр маңындағы ендіктерде х қаңтар айында доғарғы және тік максимумға ие болады, ал оңтүстікке қарай - ақпанда немесе ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.