Ғарыштық сәулеленудiң жер озоносферасына әсерi

Пән: Астрономия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

РЕФЕРАТ

Ғарыштық сәулеленудiң Жер озоносферасына әсерi

Осы жұмыста негiзгi назар Ғарыштық сәулеленудiң озонға тигiзетiн әсерiн зерттеуге аударылады. Жер атмосферасындағы озон мөлшерiнiң өзгерiсi Ғарыштық сәулелердiң вариацияларынан болуы мүмкiн деген болжаулар ең алғаш 1975 ж. айтылған. Күннен болатын Ғарыштық сәулелердiң тұтануынан орта атмосферада артық азот тотығы құрылады. Күн белсендiлiгiнiң 11-жолдық циклiнде күн желiне “қатқан” магнит өрiсiнiң кернеулiгiнiң вариациялары Жер маңында ГКЛ-ң “сыпыру” құбылысын модульдеуi тиiс. Сол әдiс арқылы ГКЛ-ң жер атмосферасының иондалуымен түзiлген химиялық белсендi тотықтар мен еркiн азоттың сол бөлiгiнiң құралу жылдамдығы модульденедi. [3] . Осылай, озон мөлшерiнде сәйкес вариацияларды болдыртатын католикалық циклде тақ азоттың қатысуымен тақ оттегiнiң жылдамдығының жоғалуы өзгередi. Жер маңайындағы магнитттi тюльмен атмосфераның экрандалуы ең аз болатын поляр төбелерiнде бүл құбылыстар ерекше бiлiну керек, бiрақ төмен ендiктерде де атмосфераның меридиональды тасымал әсерi байқалады. “Нимбус-4” ИСЗ-дағы бақылаулар протондық тұтанумен байланысты озонның кiшiреюiн растады.

ӨС-ң озонға әсерiнiң механизмiн ұсынумен байланысты геологиялық өткен кезеңдерде орын алған геомагниттi өрiстiң инверсиялары атанған озон қабаты үшiн катастрофалық салдар жөнiндегi болжау қызықты көрсетiлген. Өстiң жойылып кетуiне дейiнгi әлсiреуi атмосфераға ӨС ағынының ерекше көбеюiне себеп болады, әсiресе озонның жойылуын тездететiн төмен ендiктерде байқалынады. Бүл өз алдына, жер климаты мен фауна үшiн қатаң салдарға ие болуы мүмкiн едi.

1989-1991 ж. ж. орта атмосфераның қүрамы мен ӨС-ң иондалуға әсерiн зерттеудiң алдын ала қорытындылары талқыланады. Негiзгi нәтижелердi қысқаша айтып кетейік. Атмосфераға ең терең енетiн ГКЛ [1] озонды қирататын, тақ азоттың көзi ретiнде [6] төменгi стратосфераны иондайды. Дегенмен, басқа көздермен салыстырғанда маңызды болу үшiн бұл көз өте кiшкене болып есептеледi. (мысалы, өте төмен ендiктерден 7] NO тасымалымен) .

Ондаған және жүздеген МэВ энергиялы күн протондары ерекше күштi протонды тұтанушылардан қуатты болады, бiрақ стратосфера мен мезосферадағы иондалудың спорадиялық көзi деп саналады [5] . Бүл тақ азот пен тақ сутегiнiң (каталикалық циклдың реакциялары арқылы) түзiлуiне және озон мөлшерiнiң азаюына әкеледi. Мезосферада озон мөлшерiнiң азаюы бiрнеше сағатта өтеді [2] . Ұзақ уақыт бойы (және де өте төмен ендiктерде) озонға әсер ететiн [2], сол уақыт аралығында стратосферада ұзақ өмiр сүретiн азот тотығы тола бастайды. ИСЗ-да бақылау бойынша төменгi мезосферада озон концентрациясының төмендеу әсерi бiрнеше ондаған пайызға жетуi мүмкiн, жоғарғы стратосферада - бiр пайыздан төмен. Орта есеппен бұл көз маңызды деп саналмайды, бiрақ кейбiр жылдары (мысалы, 1989ж. ) оның кiрiсi Жер бетiнен орта атмосфераға келетiн азоттың шала тотығының түрленуiнен болатын кiрiстен жоғары болған.

Радиациялық белдеулерден шашырайтын (энергиясы 1 МэВ астам) релятивистiк электрондар стратосфера мен мезосферада байқалатын иондалу көзi болады деген болжам бар. Кей уақытта олардың әсерi күн тұтануынан протондар кiрiсiн көбейтедi. Орта есеппен 1 жылда бүл көз маңызды болды. [4] . Толықтыратын әсердi стратосфераға енетiн рентген сәулеленуiнiң тежелуiнен шашырайтын жоғары релятивистiк электрондардан күтуге болады.

90 жылдары қарастырылып жатқан мәселе бойынша зерттеулер жалғаса бердi, әрi тәжiрибелi, әрi теориялық жаңа қызықты нәтижелер алынды. жүмыс циклында кең ендiктi бақылау мәлiметтерi бойынша 1989 ж. наурыз, қыркүйек пен қазанда, 1990 ж. мамырда болған күннiң протонды оқиғалары (СПС) озонның жалпы мөлшерiн (ОСО) келтiредi. Арктика мен Антарктика поляр төбелерiндегi обсерваториялар қысқа уақытты, бiрақ 20% дейiн байқалатын ОСО-ң төмендеуiн тiркеген. ОСО-ң төмендеуi авроральдi зонада табылмаған. Бүл төмендеулер, немесе авторлар атағандай “мини тесiктер” шындыққа жақын, энергиясы 180-300 МэВ күн протондарынан болған деп болжайды. Дегенмен, гомогендi фотохимиялық теорияда ескерiлетiн тек газофазалы каталитикалық реакцияларда тақ оттектiң азот пен сутек тотығының қатысуымен болатын бүзылулар соншалықты үлкен әсердi түсiндiруге қабiлеттi емес екендiгiн авторлардың есептеулерi көрсетедi. Газофазалы фотохимия үлгiсi ОСО-ң тек ~1% төмендеуiн бередi. Гетерогендi химиялық қүбылыстарды, атмосфераның температуралық немесе электрлiк тепе-теңдiгiнiң бұзылуын, полярлы стратосфералық бұлттар мен аэрозольдердiң түзiлуi мен бұзылуын қосатын озонның мөлшерiнде ӨС-ң протондарының “триггерлi” әсер ету механизмi бар деп жорамалдайды. Авторлардың көзқарасы бойынша СПС уақытында озон бұзылуының жоғары жылдамдықтарын түсiндiру үшiн аэрозольды бөлшектердiң бетiндегi гетерогендi химия алынған. Жоғарғы ендiктерде лидарлы өзгерiстер кезiнде тiркелген күн тұтануынан кейiнгi аэрозоль концентрациясының көбеюiмен осы концепция бекiтiледi.

Басқа жағынан жоғарыда айтылған “триггерлi” механизмнiң келтiрiлуi, авторлардың айтуы бойынша тиiс және гомогендi фотохимия теориясы түсiндiре алмайтын жоғары ендiктерде ОСО-ң 10% дейiн көбеюi табылғанын ГКЛ ағындарының Форбуш-төмендеуiне әкеледi.

Ғарыштық сәулелердiң вариациясы мен күн протондарының тұтануын орта атмосфера мен күн белсендiлiгiн байланыстыратын ең маңызды агенттердiң бiрi деп есептеуге болады. Мүмкiн болатын байланыс механизмдерiнiң бiрi бойлық бұлттардағы мұзды бөлшектердiң өсуi мен энуклеация сияқты микрофизикалық құбылыстарға әсер ететiн стратосферада иондалудың өзгерiсiмен болжанады.

Кейбір СПС уақытында НО мөлшері қатты үлкейеді, НО-ның өмір сүру уақыты өте қысқа - орташа атмосферадағы уақыттарға жақын. NO активті азотқа келетін болсақ, онда оның үлкеюі оқиғадан кейін айлар өтсе де көрінеді. Үлгілі есептеулердің нәтижелерін “Нимоус-4” серігінде бақыланған озонның мәліметтерімен салыстыру уақыттық жүрістегі және 1972 ж. тамыздағы және одан кейін екі ай бойындағы жеткілікті жарқыл үшін орташа стратосферадан озонның азаюы мөлшерінде жақсы келушілік көрсетті. 1972 ж. тамыздағы жоғарғы ендіктерде ОСО-ның азаюы мезгілдердің әртүрлілігімен: оңтүстік орташа ендіктерге стратосфералық озон солтүстіктегіге қарағанда көп өзгеретінімен байланысты жартышарлар арасындағы елеулі айырмашылықтар кезінде 1% - тен аса болу керек екндігін есептеулер көрсетті.

жұмыста бірөлшемді, ал атмосфераның радиациялы-фотохимиялық үлгілер көмегімен 2 қыркүйек 1971 ж., 4 тамыз 1972 ж. күннің протоды жарқыл әсерлі қарастырылды. Озондарға NO сияқты, НО- ң да әсері ескеріледі. Есептелген әсер 40-45 км биіктіктерге озонның құрамының азаюы үшін 20% -ды және екі өлшемді үлгі бойынша солтүстік жартышардағы А=40-50 км биік ендіктерге суытылуы үшін ~ 5 ⁰ К-ді құрады. Бірөлшемді үлгі бірнеше үлкен әсер береді.

жұмыста орташа атмосфераның екі өлшемді химия мен динамика үлгісі NO құрамын есептеу үшін және озонның концентрациясына және 1989 ж. тамыз - желтоқсан арасында СПС нәтижесіндегі температураға олардың әсері қолданылды. Қазанның алғында Күнмен жарықталынған оңтүстік полярлы төбесінде NO-ның бар болуы вертикаль бағанада құрамының 55% - ға үлкеюі кезінде 60 км-ге жақын жерде 20 есе үлкеюі керек еді. Озонның азаюы 40 км. маңайында 20% -ды, ал атмосфераның салқындауы - 3 - 3, 5 ⁰ К-ді құрау тиіс еді. Солтүстік жарты шардағы әсер оқиғаның максималь фазасындағы күннің жарықталынуы болмағандықтан аз болуы күтілді.

Атмосферамен әсерлесу нәтижесіндегі КЛ-мен қалыптасқан азот пен сутегінің қышқылдарымен озонның бұзылуын зерттеулермен қатар, КЛ-дің озонның қалыптасуын игеру бойынша жұмыстар бар. Осылай, салынған дәуірлер әдісімен солтүстік жартышардағы орташа ендікті озонметрлі станциялардың желілерінің мәліметтері негізінде ГКЛ-дің Форбуш төмендеулері тіркелетін нейтронды компоненталардың интенсивтіліктерінің төмендеуімен синхронды өтетін, ОСО-ның төмендеуін шақыратыны және өлшемі бойынша бірнеше пайызға жететіндігі көрсетілген. 9-11 тәуліктен кейін ұйтқудың оң фазасы келеді; бұл уақытта ОСО үлкейеді. Осымен байланысты жұмытарға бағыттаймыз, мұнда озонның қалыптасу көздерінің бірі ретінде КЛ протондармен молекулярлы оттегінің радиолизі (диссоциациясы) ұсынылады. Радиолиз механизімін солтүстік жартышардағы көктемгі полярлы стратосферада озонның тығыздығының таралуын вертикаль қырында екінші ретті максимумның пайда болуын түсіндіре алатын есептеу нәтижелері келтірілген.

СКЛ және ГКЛ-мен негізделген, озонның жалпы құрамының ұзақ уақыттық өзгеруі регрессивті әдіс және барлық әлемдік жер бетіндегі желілі станцияларда алынған ОСО туралы мәліметтерді пайдалану көмегімен зерттелген. Талдау кезінде регрессорлар ретінде “метеор” серіктер жүйесінің, Күннің радиосәулелену және стратосферада Солтүстік шардың бірнеше бөлімінде өлшенген ГКЛ-дың интесивтілігі көмегімен алынған, күннің протондар ағындары туралы мәліметтері пайдаланылған. Күннің қуатты жарқылдарында (1972, 1989 және 1991 ж. ж. ) ОСО-ның орташажылдық мәндерінің табылған баға берулері 45 ⁰ N-нан жоғары ендіктер үшін теріс және төмен еңдіктерге оң. Осылайша, төмен ендіктердегі СПС жылдарында озонның үлкеюі қосымша механизмдерді қатыстыруды талап етеді. Стратосферада өлшенген, ГКЛ вариациясында ОСО-ның баға беруі құрамында күннің дақтарының циклінде антифазалы периодты компонентасы сияқты, 1% күннің цикліне жақын ГКЛ стратосферасында өлшенген интенсивтіліктің трендімен байланысты теріс тренд те бар. Бұл аса үлкен емес өлшем, бірақ қазіргі уақытта бақыланатын озонның тренд өлшемімен салыстырмалы.

Ғарыштық сәулелердің интенсивтілігі мен атмосфера құрамында озонның бар болуы аралығындғы оң корреляция КЛ интенсивтілігінің жүрісінен шамамен 1 жылға кешігетін озон құрамындағы өзгерісі белгіленген. Бұл Жердің озоносферасының тегінің аэрозольді гипотезасы пайдасына айғақтайтыны жорамалданады. үлгілік есептеулер көрсеткендей, ГКЛ антакритарлық озонды “тесік” үлгілерінің бақылаулармен келісімін жақсарта, полярлы қыс пен көктем уақытында елеулі рөл атқарады.

Және, ақырында еске түсіретін тағы бір орташа атмосфераны құрайтын белсенді аз химиялы қалыптасукөзін нұсқау керек. Әңгіме биік ендіктерге Жердің магнитосферасынан шашырайтын, протондар мен релятивті электрондар туралы болып жатыр. [2] -ге сәйкес, шашырылатын бөлшектердің әсері тек мезосферада байқалады. Дегенмен, [1] авторлары екі өлшемді үлгі көмегімен есептеулер негізінде, шашырайтын релятивті электрондар стратосферада НО және NO-ң тұрақты көздері болып табылады деген қорытындыға келген. Олардың ойлары бойынша, дәл осы көздің варияциялары SAGE, SAGE-II және SBUV тәжірибелік мәліметтерде шығарылған және түсіндірулерге ие болмаған, 1979-1985 ж. ж. -да стратосфералы озонның глобальді құрамының ұзақ уақыттық варияцияларын түсіндіреді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.