اثر تلوث الهواء فى طبقة الاوزون

أثر تلوث الهواء فى طبقة الاوزون

يحيط الهواء بالكرة الارضية وهو الهواء اللازم لحياة الانسان والحيوان والنبات ولقد تعارف العلماء على تقسيم الغلاف الجوى الى الطبقات التالية :

• الطبقة الاولى ـ طبقة التغيير التروبوسفير :

وهى الطبقة اللصيقة بسطح الارض وتمتد حتى 18 كيلو مترا فوق خط الاستواء وحتى 8 كيلو مترات فوق القطبين وفيه تحدث الظواهر الجوية المعروفة من ضباب وسحب وامطار ورياح وتيرات حمل رأسية ومطبات هوائية والعواصف وذلك نتيجة لدورة بخار الماء التى تعتبر مقصورة على هذه الطبقة وحدها ( 75% من بخار الماء فى اربعة كيلو مترات الاولى من الجو ) وتحتوى هذه الطبقة على الاكسجين والنتروجين وثانى اكسيد الكربون وبعض الفلزات الاخرى بالاضافة الى بخار الماء وفيها تتناقص درجة الحرارة مع الارتفاع بمعدل درجة واحدة مئوية كلما ارتفعنا 160مترا لاعلى ( نحو 6درجات مئوية لكل 1000متر ارتفاع ) ونجد الطبقة من اعلاها غلاف يسمى " التروبوبوز " وهو الذى يفصلها عن الطبقة الثالث ( وهوخط وهمى ينتهى عنده الانخفاض فى درجة الحرارة ) .

• الطبقة الثانية – طبقة السكون الاستراتوسفير :

تمتد هذه الطبقة من خط التروبوبوز حتى الاستراتوبوز الذى يقع على ارتفاع 80 كيلو مترا من سطح الارض وتتميز هذه الطبقة بان الجزء الاسفل منها ( من التروبوبوز وحتى ارتفاع 30 كيلو متر من سطح الارض ) يتميز بأن درجة حرارته ثابتة ولا تحدث فيه تيارات حمل ويعتبر مستقرا تماما ولكن يعد ارتفاع 30كيلو متر تبدأ درجة الحرارة فى الارتفاع وتصل الى اقصاها ( 100درجة مئوية ) عند ارتفاع 60كيلو مترا ثم تأخذ درجة حرارة فى الانخفاض ثانية بدع هذا الارتفاع حتى تصل الى 20درجة مئوية عند ارتفاع 80كيلو مترا وسبب الارتفاع فى درجة الحرارة غاز الاوزون بكثرة على هذه الارتفاعات وهو الذى يمتص الاشعة فوق البنفسيجية التى ترسلها الشمس حيث تتحول الى حرارة ترفع من حرارة تلك المنطقة حتى تصل الى اقصى قيمة لها ( 100م ) عند ارتفاع 60 كيلو مترا ( حيث طبقة الاوزوتوسفير وهى الطبقة التى ترتفع فيها درجة الحرارة ارتفاعا ملحوظا وهى بين ارتفاعى 30 – 60 كيلو مترا من سطح الارض ) ، كما تتميز هذه الطبقة بالاستقرار بمعنى ان حركة الهواء افقية فقط ولا توجد تيارات رأسية .

ولهذا تعتبر جوها من انسب الاجواء لرحلات الطائرات خاصة اذا استغل الطيار مجارى النفاثة التى تناسب فى قاعدة هذه الطبقة وتكاد تنعدم نسبة بخار الماء فى هذه الطبقة ولذلك ينعدم ظهور السحاب فيها ويعتبر الطيران فيها مثاليا لتوفر الرؤية الجيدة، والسبب فى وجود الاوزون بكثر على هذه الارتفاعات ( بين 30 – 60كيلو مترا ) بينما تقل كمياته اسفل هذه الطبقة واعلاها على السواء هو ان غاز الاوزون ( أ3 ) من الغازات غير المستقرة فهو ينتج من عمليات الكيمياء الاشعاعية باكسدة الاكسجين للهواء الجوى ( أ2 ) بفعل الاشعة فوق البنفسجية الصادرة عن الشمس فينحل بعض جزيئاته بتاثير هذه الاشعة الى ذرات نشيطة ثم يتحد بعض هذه الذرات مرة اخرى مع جزيئات الاسجين مكونة الاوزون كما قد يحدث تعرض بخاء الماء الجوى للاشعة فوق البنفسيجية وانتاج الاوزون وفوق اكسيد الايدروجين .

ويتم فى هذه العملية امتصاص قدر كبير من الاشعة فوق البنفسجية الصادرة عن الشمس فلا يصل منها الى سطح الارض الا قدر معتدل لا يؤثر فى حياة الكائنات الحية . وبذلك تمثل طبقة الاوزون التى تتكون فى الطبقات العليا من الجو درعا واقيا يحمى الكائنات الحية التى تعيش على سطح الارض من غوائل هذه الاشعة المدمرة ونقل كمية الاوزون فى طبقة التغير السفلى ( تروبوسفير ) لانه يتحلل ببطء الى اكسجين على درجات الحرارة العادية ولان الاشعة فوق البنفسجية التى تصل الى هذه الطبقة تكون ضعيفة التاثير كما تقل كمياته بالارتفاع عن طبقة السكون ( استراتوسفير ) لان وجود الاكسجين او بخاء الماء يصبح نادرا

• الطبقة الثالث ـ الطبقة الوسطى ( ميزوسفير ) :

تمتد هذه الطبقة من الستراتوبو ( خط نهاية طبقة السون ) حتى خط الميزوبوز ( نهاية الطبقة الوسى ) والتى يقع على ارنفاع 80 – 85 كيلو مترا من سطح الارض وتتميز هذه الطبقة بانخفاض درجة حرارة مع الارتفاع حتى تصل عند قمة هذه الطبقة الى اقل قيمة لها فى جو الارض ( -100 / ) لانعدام وجود بخار الماء ( فالمعروف ان بخاء الماء يمتص مقادير كبيرة من طاقة الاشعاع الشمسى ) وكذلك لنرة وجود الاكسجين وبالتى تقل كميات الاوزون مع الارتفاع وتتميز ايضا هذه الطبقة بظهور " الومضات المضيئة وتتحكم فى الشهب والنيازك التى ترد من الفضاء الخارجى حيث تحترق ( تتلاشى ) فيها معظم الشهب الهاوية الى الارض .

• الطبقة الرابعة ـ الطبقة المتأنية الايونوسفير :

وهى طبقة تمتد من الميزوبوز بين ارتفاعى 80 – 300كيلو متر وتتميز بانتشار ( الايونات ) اى ذرات الهواء المتأنية نتيجة لتعرضها للاشعة فوق البنفسجية والعوامل الجوية السائدة على هذه الارتفاعات من انخفاض حاد فى درجات الحرارة ونقص فى الضغط الامر الذى يساعد على خلق حالة من التوتر الذرى الذى ينتهى بجعل ذرات الغازات المتخلخلة تخلخلا شديدا فى حالة شبه " متكهربة " فيمكنها ان تعكس الموجات اللاسلكية التى تخترقها وقد تعارف علماء الاتصالات اللاسلكية على تقسيم طبقة " الايونوسفير " لى طبقتين فرعيتين هما :

1. طبقة " هيفيسيد " وذلك نسبة الى العالم " كيلنى هيفيسيد " وهى تمتد بين ارتفاعى 80 – 100كيلو متر .
2. طبقة " ابلوتون " وهى تمتد بين ارتفاعى 250 – 300كيلو متر .

وكلتا الطبقتيم تعملان على عكس الموجات اللاسلكية القصيرة واعادتها الى الارض وخاصة ليلا ولذلك يسهل التقاط الاذاعات ذات الموجات القصيرة عندما يحل الظلام ولقد عمل بعض العلماء على تحديد طبقات فرعية احرى فى طبقة الايونوسفير مثل الطبقة ( د ) تحت بقة هيفيسيد والطبقة ( ج ) فوق طبقة ابلتون وكلتا الطبقتين لهما نفس الخواص . وفى طبقة الايونوسفير تحدث احيانا ظواهر جوية خاصة وغير شائعة ويغلب ان نرى فى المناطق الباردة القطبية مثل ظاهرة " وهج الاورورا " وهى توهج يحدث فى بقات الجول العليا نتيجة لتأين الغازات وفى المناطق القطبية الشمالية تسمى " اورورا بولاريس " فى المناطق القطبية الجنوبية فيسمى " اورورا اوستراليس " ويلى طبقة الايونوسفير الفضاء الخاجرى الذى يفصل الارض عن الكواكب اخواتها فى المجموعة الشمسية ويطلق علماء الكونيات اسم " الفضاء البيكوكبى " ويليه الفضاء الذى يفصل الكواكب عن الشمس والنجوم الاخرى المماثلة لها ويطلقون عليه اسم " الفضاء البينجمى " الحرارية ) والتى تضم فى الجزء الاسفل منها حتى ارتفاع 300 كيلو متر طبقة الايونوسفير .

• الطبقة الخامسة ـ الطبقة الحرارية ( الترموسفير ) :

وهى الطبقة الممتدة من الميوبوز حتى الثرموبوز اى بين ارتفاعى 80 – 800 كيلو متر ( حيث خط الترموبوز ) من سطح وتحدث فيها تبادلات حادة فى درجات الحرارة بين الليل والنهار وتتميز هذه الطبقة بارتفاع درجة الحرارة بدرجة كبيرة نظرا لوجود الاكسجين الذى له القدرة ايضا على امتصاص حزم اخرى من الاشعة فوق البنفسيجية ( من 0 . 17 – 0 . 30ميكرون ) ويتحول جزء من هذه الاشعة عند امتصاصها الى طاقة كيميائية تتخلل الاكسجين الذرى الى جسيماته الكهربية اللازمة لاتمام عمليات التأين التى تتم فى هذه الطبقة ( فى الجزء السفلى منها فى منطقة الايونوسفير حتى ارتفاع 300كيلو متر ) وذلك تحت ضغوط منخفضة جدا كما يتحول البعض الاخر الى طاقة حرارية هى الزام ما يكون لرفع درجة حرارة تلك الطبقات وحفظ التوازن الهيدروجين والهليوم وتطلق الغازات بهذه الطبقة الكترونات بفعل الموجات القصيرة من اشعة الشمس مما يسبب تحول ذرات الغازات الى ايونات والتى يمكن لذلك تسيتها بطبقة الج المؤين والتى تتميز بشحناتها الكهربية مما يجعلها وسطا موصلا للكهربية وقد استفاد الانسان من هذه الظاهرة فى الاتصالات بالراديز  .

• الطبقة السادسة ـ الطبقة الخارجية ( أكسوسفير ) :

وتمتد هذه الطبقة من الثروموبوز حتى تتلاشى فى الفضاء الكونى اى تمتمد بين ارتفاعى 800 – اكثر من 1000كيلو متر نحو الفضاء الكونى اى تمتد ابين ارتفاعى 800 ـ اكثر من 1000كيلو متر نحو الفضاء الكونى الذى بين الكواكب وبين الكوكب والشمس وبين النجوم وبعضها البعض وهنا توجد الذرات والايونات وليس بينها اى تجاذب . ولذا لا ينتشر الصوت العادى لأن المسافات بين مكونات الهواء تكون مساوية تقريبا لاطوال الموجات الصوت العادي لان المسافان بين مكونات الهواء تكون مساوية تقريبا لأطوال الموجات الصوتية او حتى اكبر منها . واذا تيسر للانسان ان يتجاوز هذه الطبقة الى الفضاء الكونى فانه يرى الكون مظلما حوله حيث لا يتشتت ضوء الشمس ولا يضئ سوى الجزء فقط الذى تسقط عليه الاشعة .

اما الاشفة فوق البنفسجية :
فكما هو معروف عن الشمس ذلك النجم الهائل الذى يزيد قطره عن 1 . 33مليون مترا اى قطر الشمس اكبر من قطر الارض مائة مرة وتبلع درجة حرارة الشمس الخارجى نحو 6000درجة مطلقة وعموما فان معظم الطاقات التى ترسلها الشمس تقدر على النحو التالى :

• 9% من الطاقة للشمس فى صورة اشعة فوق بنفسجية ، وطول موجاتها 0 . 18 – 0 . 39 ميكرون ( ذات تاثير كيماوى ) .
• 45% من الطاقة للشمس اشعة مرئية، وطول موجاتها 0 . 4 – 0 . 74 ميكرون ( وهى اشعة للضوء ) .
• 46% من الطاقة للشمس اشعة تحت الحمراء وطولموجاتها 0 . 75 – 0 . 4ميكرون ( وهى اشعة حرارية ) .

واشعة الشمس فى طبيعتها تموجات قصيرة جدا ترتحل فى الفضاء باكبر سرعة خلقها الله فى الحياة وعرفها الانسان حتى الآن وهى سرعة الضوء 300 . 000كيلو متر تقريبا فى الثانية الواحدة ) ، ولقد تعارف الناس على ان اشعة الشمس لونها اصفر فاتح يميل الى البياض ويصاحبها احمرار تحدثه فى الاجسام التى تسقط عليها بالاضافة الى الضياء الذى تضيفه عليها وتقسم اشعة الشمس المرئية الى سبعة الوان مندمجة ومتمازجة اطلق عليها الوان الطيف وهى :

البنفسجى والازرق والنيلى والاخضر والبرتقال والاحمر والاصفر وهذه الالوان تختلف كل منها فى تموجاته عن الآخر فكل منها له " طول موجى " يختلف عن الاخر أى ان لكل منها ترددا مختلف كما توجد تموجات اخرى غير مرئية تجاوز الوان الطيق المرئية وتزيد عنها او تقصر ورغم انه من المتعذر على الانسان رؤيتها بالعين المجردة الا انه يمكن لوسائل قياس اخرى ادراك وجودها واستدلالا باثارها الكيماوية اطلق العلماء على هذه الاشعة غير المرئية اسم " تحت الحمراء " و " فوق البنفسجية " والتموجات الضوئية سواء المرئى منها او غير المرئى تقاس بوحدة متناهية الصغر هى " النانومتر " او اختصارا " نم " وهى تعامل واحدا من الف مليون متر فالتموجات الضوئية المرئية تقع بين 400 – 700 نانومتر أما تموجات الاشعة البنفسجية تقل عن ذلك وتقع بين 200 – 400 نانومتر وفيما يلى نبذة مختصرة عن كل منها :

الاشعة فوق البنفسجية :
وتمتاز بان موجاتها من اقصر الموجات بالاشعة الشمسية اذ يقل طولها عن 0 . 39 ميكرون ويمتص اغلبا فى الجو العلوى فلا يصل الى سطح الارض الا جزء بسيط منها ( 2%فقط ) وحتى هذا الجزء لا يصل الى السطح الارضي الا فى الجو انلقى مثل أعالى الجبال او سواحل البحار هو الذى يفيد فى حمامات الشمس ويكسب الجلد اللون البرونى المعروف حيث تتفاعل هذه الاشعة مع الدهنيات تحت الجلد وتكون فيتامين ( د ) الذى يفيد ضد البرد وامراض الكساح والسل والصدر ، ولهذا ينصح الاطباء المرضى بأمراض البرد والرطوبة بأخذ حمامات الشمس على سواحل البحار او فوق الجبال اما فى المدن المتربة فان هذه الاشعة لا تصل الى سطح الارض ولهذه الاشعة استخدامات معملية فهى ذات قدرة كبيرة على قتل الميكروبات لذا تستخدم فى معامل الكائنات الدقيقة لتهقيم الجو وكذلك امكن استخدامها فى احداث الطفرات حيث ان التعرض لجرعات كبيرة من هذه الاشعة يسبب ضررا للكائن الحى ولذا فقد شاءت رحمة الخالق المبدع ان تمتص اغلبها فى طبقات الجو العليا بواسطة الاكسجين الذرى " الايوزون " ( وربك على كل شئ حفيظ ) . والواقع انه يمكن تقسم الاشعة فوق البنفسجية الى ثلاثة اجزاء حسب اطوال موجاتها كما يلي :

• الجزء الاول : اطوال موجاته بين 200 – 280 نانومتر ( نم ) وهى اشعة قاتلة للحياة البشرية وتحدث اضرارا بجلد الانسان وقد تحدث انواعا من الاورام السرطانية ومن حكمة الله سبحانه وتعالى ان غاز الاوزون المنتشر فى طبقات خاصة من الغلاف الجوى يحجبها ويمنع وصولها للارض

• الجزء الثانى : اطوال موجاته بين 280 – 320 نانومتر ( نم ) وهى ضارة ايضا بالحياة ولكن غاز الاوزون يقوم بامتصاص جزء كبير منها وهو يحدثما يلق عليه الاطباء اسم مالينوما

• الجزء الثالث : اطوال موجاته بين 320 – 400 نانومتر وهى غير ضارة نسبيا بالحياة ولا يمكن لغاز الاوزون امتصاص الا جزء ضئيل منها ومن ذلك يتضح ان الويفة الكبرى التى تقوم بها غاز الاوزون فى الغلاف الوى هى حجب الجزء الاكبر من الاشعة فوق البنفسجية قبل وصولها الى الارض … فكأنه رداء كونى خلقه الله لحجب الاشعة الضارة بالانسان وهى فى الفضاء . ( صنع الله الذى أتقن كل شئ إنه خبير بما تفعلون ) وليس الأمر ضارا بالحياة البشرية وحدها… يل يمتد الى آثار طبيعية اخرى سنتحدث عنها فيما بعد .

الاشعة الضوئية المرئية :
حيث يتكون الضوء من مجموعة من ألوان الطيف  تبدأ بالبنفسجى ( 0 . 4ميكرون ) فالازرق ( 0 . 45ميكرون ) فالازرق مخضر ( 0 . 5 ميكرون ) فالاخضر ( 0 . 55ميكرون ) فالاصفر ( 0 . 60ميكرون ) فالبرتقال ( 0 . 65ميكرون ) وتنتهى بالاحمر ( 0 . 65 – 0 . 70 ميكرون ) ناحية الامواج الطويلة وتكون هذه الالوان عند اختلاطها اللون الابيض ونلاحظ اناكبر كمية من الطاقة الضوئية التى ترسهلا الشمس تكون على هيئة اللون الازرق مما يفسر ظاهرة القبة السماوية الزرقاء وهى تنشأ من تشتت او تناثر الاشعاعات الشمسية فى اجاواء الجو .

والمعروف ان كمية الطاقة التى تتناثر تتناسب عكسيا مع الاس الرابع لطول الموجة المتناثرة اى انه كلما صغر طول الموجة زادت كمياتها المشتتة . ولذا كانت ظاهرة القبة السمايوة الزرقاء ناشئة عن تشتت الامواج الزرقاء حيث انها من اصغر الامواج طولاواغزر الطاقات التى ترسلها للشمس اى ان ظاهرة القبة السماوية الزرقاء هى ظاهرة جويةل يمكن ان اتتحول الى قبة حمراءاو صفراء اذا تناثرت فى الجو حبيبات اكبر نسبيا ( مثل الاتربة او نقط الماء ) كما يحدث فى كل من الشفق والغسق عند شروق وغروب الشمس . وتفسير ذلك ان الشمس عندما تكون قريبة من الافق تمر اشعتها اكثر ما يمكن فى البقات السطحية المحملة بالاتربة وبخاء الماء فتعطى الوان الشفق والغسق خصوصا عندما تكون تحت الافق وهذه الاشعة الضوئية لازمة لتزهير النبات وعمليات البناء الضوئي ولكل نبات قدر معين من هذه الطاقة لازمة لتزهيره .

وهذا هو السر فى اختلاف تزهير النبات تبعا لاختلاف المناطق فى الارض وكذلك تبعا للفصول والضوء الازرق اساسى فى عملية البناء الضوئى فى النبات حيث يمتصه الكلوروفيل والصبغات المساعدة له كما ان الضوء الاحمر ضوء اساسى لحياة النبات حيث يقوم الكلوروفيل باستعلاله فى بنا الكربوهيدرات والازهار وتلوث الثماء ونضجها، وضوء النهار ناتج عن تشتت ضوء الشمس فى الغلاف الهوائى وعلى ذلك فهو يلازم الارض فقط . اما باقى الفضاء الجوى فهو مظلم بطبيعنه اذا صعد الانسان الى الفضاء وجد الافق مظلم اسود لعدم وجود هواء ولا يرى القبة السماوية الزرقاء وتظهر النجوم والاضاءة هناك لا تتضح سوى لى الاسطح المادية التى تسقط عليها اشعة الشمس المباشرة وتكون عندئذ شديدة .

الاشعة تحت الحمراء ( حرارية ) انفرارد :
وهى تتميز باطال موجاتها التى تزيد عن 0 . 75 ميكرون وهى اشعة غير مرئية تحتل اكبر نسبة من طاقة الاشعاع الشمسى كطاقة حرارية وهى لازمة لحدوث التوازن الحرارى بين الارض وجوها وتمتص كل هذه الطاقات عند سطح الارض كما ترد الارض جزءا منها الى الفضاء بواسطه الانعكاس . عموما تختلف كمية الاشعاع الشمسى الواردة الى سطح الارض تبعا الاختلاف خط العرض فأكبرها يصل الى خط الاستواء واقلها الى القطبين ويستخدم نحو ثلث الطاقة الواردة لسطح الارض فى عمليات التبخر وتحويل المياه من الاسطح المائية الى بخار يصعد فى الجو ويحتفظ بالحرارة الكامنة للبخر _600سعر/جم ماء ) الى حين ان يكثف هذهالبخار وينطلق منه هذه الحرارة الكامنة فى بقات تكون السحب وبهذه الطريقة تكتسب الطبقات العليا بعض حرارة الاشعاع الشمسى بطريقة غير مباشر، ويمكن ان تنتقل هذه الطاقة عند انطلاقها فى صورة حرارة على تلك الارتفاعات الى كثير من بقاع الارض البادرات اذا اصابتها موجة من البرد تقتلها ( كالقطن مثلا الذى يستلزم نجاحه ان لا تجتاح البلاد موجة برد مباشرة لزراعته ) .

المراجع

almrsal.com

التصانيف

المشاكل البيئية  بيئة  ثقب الأوزون   العلوم البحتة