-
پایان فعالیت بخشهای انجمن: امکان ایجاد موضوع یا نوشته جدید برای عموم کاربران غیرفعال شده است
لايه هاي جو زمين
- شروع کننده موضوع vahidrk
- تاریخ شروع
us lover
کاربر تازه وارد
اینارو تو کتاب زمین شناسی سال سوم نوشته بود الان حوصله تایپیدن ندارم دوستان بگن ما فیض ببریم
اتمسفر زمين را بر حسب چگونگي روند دما، اختلاف چگالي، تغييرات فشار، تداخل گازها و سرانجام ويژگيهاي الكتريكي به لايه‌هاي زير تقسيم كرده‌اند:
1- تروپوسفر (Troposphere)
2- استراتوسفر (Stratosphere)
3- مزوسفر (Mesosphere)
4- يونسفر (Ionosphere)
5- اگزوسفر (Exosphere)
*********************************
1- تروپوسفر
تروپوسفر پايين ترين لايه اتمسفر است كه خود از لايه هاي كوچكتري تشكيل شده است.
وجه تمايز اين لايه با ديگر لايه هاي اتمسفر، تجمع تمامي بخار آب جو زمين در آن است؛ به همين دليل بسياري از پديده هاي جوي كه با رطوبت ارتباط دارند و عاملي تعيين كننده در وضعيت هوا به شمار مي آيند (از قبيل ابر، باران، برف، مه و رعد و برق) تنها در اين لايه رخ مي دهند.
منبع حرارتي لايه تروپوسفر انرژي تابشي سطح زمين است. از اين رو با افزايش ارتفاع با كاهش دما مواجه خواهيم بود.
ضخامت تروپوسفر، از شرايط حرارتي متفاوتي كه در عرضهاي جغرافيايي مختلف حاكم است تبعيت مي كند. اين ضخامت معمولاً از 17 تا 18 كيلومتر در استوا به 10 تا 11 كيلومتر در مناطق معتدل و 7 تا 8 كيلومتر در قطبها تغيير مي كند.
2- استراتوسفر
لايه استراتوسفر بر روي لايه تروپوسفر قرار دارد و ضخامت متوسط آن حدود 23 كيلومتر است. در 3 كيلومتر اول استراتوسفر، دماي هوا ثابت است اما در قسمتهاي بالاتر دماي هوا با ارتفاع افزايش مي يابد.
در استراتوسفر به ندرت ابر تشكيل مي شود و تنها در شرايط ويژه اي ممكن است ابرهاي كوهستاني به نام ابرهاي مرواريدي در ارتفاع 21 تا 29 كيلومتري از سطح زمين ظاهر شوند كه علت وجود آنها حركات موجي شكل هوا از سوي موانع مي باشد.
از ديگر ويژگيهاي مهم استراتوسفر وجود ازن در اين لايه است كه بخصوص در ارتفاع 20 تا 30 كيلومتري سطح زمين بر اثر واكنشهاي مختلف فتوشيميايي بدست مي آيد. مقدار ازن در اين لايه معمولاً روند فصلي دارد حداكثر آن در بهار و حداقل آن در پاييز مشاهده مي شود.
3- مزوسفر
در بالاي لايه گرم ازن لايه مزوسفر قرار دارد كه دما در آن متناسب با افزايش ارتفاع با آهنگ 3/0 سانتيگراد به ازاي هر 100 متر كاهش مي يابد به طوريكه دما در مرز فوقاني آن در ارتفاع 80 تا 90 كيلومتري به 80- درجه سانتيگراد مي رسد. و نتيجه اين دماي پايين انجماد بخار آب ناچيز موجود در اين لايه است كه باعث بوجود آمدن ابرهاي شب تاب مي شوند. اين ابرها درتابستان و در عرضهاي بالا ديده مي شوند. مزوسفر سردترين لايه اتمسفر تلقي مي شود.
4 - يونوسفر
از بخش فوقاني مزوسفر تا ارتفاع تقريبي 1000 كيلومتري اتمسفر زمين، بار الكتريكي شديدي حاكم است كه زاييده وجود يونها و الكترونهاي آزاد است. در حقيقت پرتوهاي پر انرژي خورشيد كه از فضاي خارج به طبقات بالايي اتمسفر وارد مي شوند باعث گسستگي پيوند يا يونيزاسيون مولكولها و اتمها مي شوند. بر اثر يونيزاسيون، الكترون آزاد مي شود و باقي مانده اتم به صورت يون در مي آيد؛ به همين علت اين لايه از جو را يونوسفر ناميده اند.
شدت يونيزاسيون در تمام ارتفاعات يونسفر يكسان نيست؛ بنابراين لايه هاي متفاوت با تراكم الكترون و يون متفاوت با ارتفاعات مجاور خود در يونسفر وجود دارد؛
اين لايه ها در ارتباطات راديويي اهميت بسياري دارند. اين لايه ها عبارتند از لايه هاي D,E,F .
5 - اگزوسفر
شرايط موجود در يونوسفر در اين لايه نيز حاكم است؛ بدين معني كه گازها در اين لايه همچنان قابليت هدايت الكتريكي خود را حفظ مي كنند. سرعت ذرات در اين لايه بسيار زياد است و در مواردي به 2/11 كيلومتر در ثانيه مي رسد.
اگزوسفر لايه گذار جو به فضاي كيهاني به شمار مي آيد كه بخش فوقاني آن را در ارتفاع بيش از سه هزار كيلومتري از سطح زمين برآورد كرده اند.
1- تروپوسفر (Troposphere)
2- استراتوسفر (Stratosphere)
3- مزوسفر (Mesosphere)
4- يونسفر (Ionosphere)
5- اگزوسفر (Exosphere)
*********************************
1- تروپوسفر
تروپوسفر پايين ترين لايه اتمسفر است كه خود از لايه هاي كوچكتري تشكيل شده است.
وجه تمايز اين لايه با ديگر لايه هاي اتمسفر، تجمع تمامي بخار آب جو زمين در آن است؛ به همين دليل بسياري از پديده هاي جوي كه با رطوبت ارتباط دارند و عاملي تعيين كننده در وضعيت هوا به شمار مي آيند (از قبيل ابر، باران، برف، مه و رعد و برق) تنها در اين لايه رخ مي دهند.
منبع حرارتي لايه تروپوسفر انرژي تابشي سطح زمين است. از اين رو با افزايش ارتفاع با كاهش دما مواجه خواهيم بود.
ضخامت تروپوسفر، از شرايط حرارتي متفاوتي كه در عرضهاي جغرافيايي مختلف حاكم است تبعيت مي كند. اين ضخامت معمولاً از 17 تا 18 كيلومتر در استوا به 10 تا 11 كيلومتر در مناطق معتدل و 7 تا 8 كيلومتر در قطبها تغيير مي كند.
2- استراتوسفر
لايه استراتوسفر بر روي لايه تروپوسفر قرار دارد و ضخامت متوسط آن حدود 23 كيلومتر است. در 3 كيلومتر اول استراتوسفر، دماي هوا ثابت است اما در قسمتهاي بالاتر دماي هوا با ارتفاع افزايش مي يابد.
در استراتوسفر به ندرت ابر تشكيل مي شود و تنها در شرايط ويژه اي ممكن است ابرهاي كوهستاني به نام ابرهاي مرواريدي در ارتفاع 21 تا 29 كيلومتري از سطح زمين ظاهر شوند كه علت وجود آنها حركات موجي شكل هوا از سوي موانع مي باشد.
از ديگر ويژگيهاي مهم استراتوسفر وجود ازن در اين لايه است كه بخصوص در ارتفاع 20 تا 30 كيلومتري سطح زمين بر اثر واكنشهاي مختلف فتوشيميايي بدست مي آيد. مقدار ازن در اين لايه معمولاً روند فصلي دارد حداكثر آن در بهار و حداقل آن در پاييز مشاهده مي شود.
3- مزوسفر
در بالاي لايه گرم ازن لايه مزوسفر قرار دارد كه دما در آن متناسب با افزايش ارتفاع با آهنگ 3/0 سانتيگراد به ازاي هر 100 متر كاهش مي يابد به طوريكه دما در مرز فوقاني آن در ارتفاع 80 تا 90 كيلومتري به 80- درجه سانتيگراد مي رسد. و نتيجه اين دماي پايين انجماد بخار آب ناچيز موجود در اين لايه است كه باعث بوجود آمدن ابرهاي شب تاب مي شوند. اين ابرها درتابستان و در عرضهاي بالا ديده مي شوند. مزوسفر سردترين لايه اتمسفر تلقي مي شود.
4 - يونوسفر
از بخش فوقاني مزوسفر تا ارتفاع تقريبي 1000 كيلومتري اتمسفر زمين، بار الكتريكي شديدي حاكم است كه زاييده وجود يونها و الكترونهاي آزاد است. در حقيقت پرتوهاي پر انرژي خورشيد كه از فضاي خارج به طبقات بالايي اتمسفر وارد مي شوند باعث گسستگي پيوند يا يونيزاسيون مولكولها و اتمها مي شوند. بر اثر يونيزاسيون، الكترون آزاد مي شود و باقي مانده اتم به صورت يون در مي آيد؛ به همين علت اين لايه از جو را يونوسفر ناميده اند.
شدت يونيزاسيون در تمام ارتفاعات يونسفر يكسان نيست؛ بنابراين لايه هاي متفاوت با تراكم الكترون و يون متفاوت با ارتفاعات مجاور خود در يونسفر وجود دارد؛
اين لايه ها در ارتباطات راديويي اهميت بسياري دارند. اين لايه ها عبارتند از لايه هاي D,E,F .
5 - اگزوسفر
شرايط موجود در يونوسفر در اين لايه نيز حاكم است؛ بدين معني كه گازها در اين لايه همچنان قابليت هدايت الكتريكي خود را حفظ مي كنند. سرعت ذرات در اين لايه بسيار زياد است و در مواردي به 2/11 كيلومتر در ثانيه مي رسد.
اگزوسفر لايه گذار جو به فضاي كيهاني به شمار مي آيد كه بخش فوقاني آن را در ارتفاع بيش از سه هزار كيلومتري از سطح زمين برآورد كرده اند.
اتمسفر زمين
بسياري از مردم پوشش اطراف زمين را تا آنجا كه جو ناميده ميشودبه مثابه پوششي تحت نام اقيانوس هوا مي شناسند كه زمين را در بر گرفته است و اين پوشش لايه هايي از گازها وبخار آب است . با اينكه از نگاه اوليه اين تصور شكل مي گيرد اما بايد بدانيم كه در اين نگرش ساده مواردي وجوددارد كه در بحثهاي عمومي كمتر بدان پرداخته مي شود.
بحثهائي كه تحت آن علم هواشناسي شكل مي گيرد و به راستي يكي از زيبا ترين وپيچيده ترين مكانيسم هاي طبيعي را مورد بررسي قرار ميدهد.
آنچه كه برروي اين كره خاكي حيات را مقدور ساخته است ارتباط بسيار منظم وتنگاتنگي ما بين اعضاي تشكيل دهنده اين پوشش با طبقات مختلف است.طبقاتي كه هر لايه آن وظيفه بسيار مهم وتعيين كننده اي در تشكيل و ادامه حيات داراست. به نحوي كه با حذف مجازي هر لايه ومحاسبات مربوط به آن دگرگوني ژرفي در ساير طبقات وبه تبع آن، تغيير كامل مكانيسم فعلي را سبب مي شود.در ديد اغلب افراد اهميت جو در لايه مجاور زمين است كه داراي اكسيژن كافي براي تنفس مي باشد.براي شكل گيري اين لايه كه موجودات در تماس مستقيم با آن مي باشندطبقات ديگر طبق چينش خاص خود با خصوصيات منحصر به فرد دخالت دارند كه در اين مشاركت با حذف هر كدام قطعا حيات به خطر جدي خواهد افتاد. گر چه جو به معناي واقعي يك سوسيال كامل است و هيچ جاي خالي در جو نمي توان يافت و كاملا فضا را به يك نسبت ويك شكل پوشش مي دهد اما در هر لايه تركيبات خاص از عناصر و ملوكولها با توجه به خصوصيات آن لايه قرار دارد.از ديدگاه مخابرات ماكروويو وابستگي ارسال تحت كانال هوا به پارامترهاي فيزيكي ،جاي پائي براي مطالعه وباز بيني دقيقي بر اين رويه ميطلبد. اهميت لايه هاي جو در مخابرات بدين سبب است كه محيط انتقال امواج الكترومغناطيس بوده و گاهي به عنوان Reflector مورد استفاده قرار ميگيرد ماهواره اي كه در مدار زمين قرار ميگيرد وتنها راه ارتباطي آن با زمين امواج راديوئي ميباشد، امواجي را دريافت ميدارد كه از اين لايه ها در شرايط مختلف جوي ودر زمانهاي مختلف فصلي وشبانه روزي عبور نموده است.دو مشخصه عمده امواج صرفنظر از نوع قطبي شدگي و اختلاف فاز ، دامنه موج و فركانس موج ميباشد.كه هرچه فركانس موج بالاتر رود نفوذ وانتشار آن در فاصله هاي بعيد بهتر صورت ميگيرد.اما اين دو كميت به چه نسبت وتا چه حدود افزايش يابند كه اولا اختلاف زيادي با سطح Optimize خود نداشته از طرف ديگر ارتباط به شكلي دائمي وجود داشته باشد.چرا كه طبق آنچه كه در ادامه توضيح داده خواهد شد جو تركيبي پيچيده از عوامل محدود كننده ميباشد كه بر اساس ماهيت فيزيكي منحصر به فرد خود در ارتباط با امواج راديوئي در طول شبانه روز رفتار متغييري از خود نشان ميدهد.
مختصري در خصوص اتمسفر زمين
فضاي بين اتمسفر زمين وسيارات منظومه شمسي خلا كامل نيست اگر چه چگالي مواد بين سيارات كم است اين فضا مقاديري گازهاي داغ وذرات گرد و غبار در بر دارد. مواد گازي موجود در اين نواحي را گاز بين سيارات مينامند زيرا اين گازها بين سيارات قرار دارند واغلب از پروتونها و الكترونها تشكيل شده اند و چگالي مولوكولي آن بسيار كم است.
مدار حركت زمين به دور خور شيد از فضاي بين سيارات ميگذرد وبه همين دليل با گازهاي بسيار رقيق بين سيارات ادغام مي شود.
جو از نظر عمودي ممكن است بنا به تركيبات ،عكس العملهاي شيميايي ، يونيزه شدن ، دما ، فشار وغيره برحسب ارتفاع طبقه بندي شود كه در اين بخش مختصري از خصوصيات اين طبقات شرح داده ميشود.از موارد بر شمرده شده يونيزه شدن از اهميت فوق العاده اي بر خوردار است.
به طور خلاصه ميتوان گفت كه جو از چهار لايه كاملا مشخص تروپوسفر ، استراتوسفر ،مزوسفر و ترموسفر تشكيل شده است.
دماهاي زياد نزديك سطح زمين ،در مجاورت استراتوپاز و ناحيه ترموسفر ديده ميشود.اين زياد بودن دما به تابش خورشيد و جذب آن مربوط است.بيشتر تابش خورشيدي توسط سطح زمين جذب ميشود.بنا بر اين تروپوسفر از ناحيه زيرين شروع به گرم شدن ميكند.تغييرات دما از سطح زمين با افزايش ارتفاع ، كاهش مي يابد و اين بدين سبب است كه از منبع گرمائي كه سطح زمين مي باشد دور ميشويم.بر عكس تروپوسفر ناحيه گرمائي استراتوسفر در بالاي آن قرار دارد واينجا همان نقطه اي است كه در آن شكل گيري اوزن و تجزيه ملوكولهاي اكسيژن صورت ميگيرد ودر اثر اين واكنش گرما ايجاد ميشود .با نزديك شدن به اين بخش چون به منبع گرمائي نزديك ميشويم تغييرات دما با افزايش ارتفاع افزايش مي يابد.در بخش بالاتر، مزوسفر قرار دارد كه در اينجا چگالي مولكولي كم ميشود وبا افزايش ارتفاع به دليل دور شدن از استراتوسفر كه منبع گرمائي ميباشد، دما به شدت نزول ميكند تا بخش بالاتر كه ترموسفر ناميده ميشود از اينجا به بعد دما باز هم افزايش مي يابدو توجيه آن خروج از حيطه زمين وكاسته شدن اثرات حرارتي آن ونزديك شدن به منبع اصلي گرما در منظومه شمسي مي باشد.از اينجا به بعد تغييرات دما سير صعودي دارد. در اتمسفر زمين تقريبا از ارتفاع 50 تا 500 كيلومتر يعني بخشهائي از مزوسفر و ترموسفر لايه هائي از گازهاي يونيزه به نام يونسفر وجود دارد.يونسفر از الكترونهاي آزاد و يونهاي مثبتي تشكيل ميشودكه با جذب تشعشع ماوراء بنفش خورشيد توسط اتمها ومولكولهاي اتمسفر بالائي ايجاد ميگردند.ذرات باردار در اين ناحيه توسط ميدان مغناطيسي زمين به دام مي افتند.خصوصيات اين لايه ها از نظر ارتفاع وچگالي يوني از طرفي به تركيبات مزوسفر و ترموسفر و از سوي ديگر به طبيعت تشعشعات خورشيدي و چگونگي چرخه لكه خورشيدي(Sunspot cycle) بستگي دارد.طوفانهاي خورشيدي كه در اثر انفجارات سطحي خورشيد به وجود مي آيندو از ميزان بسيار زياد انرژي آزاد شده آن تنها بخش بسيار كوچكي به زمين ميرسد نيز در اين مشخصه ها نقش اساسي دارند .از آنجائيكه اين انفجارات و تشعشعات پريوديك نبوده وميزان ومعياري براي تناوبي شدن آنها در فواصل كوتاه شبانه روز،فصلها وحتي سالها وجود ندارد پيش بيني مشخصه هاي چگالي يوني و ارتفاع توسعه يافته لايه يونسفر تقريبا غير ممكن ميباشد.لايه يونسفر با توجه به دارا بودن حالت يوني وپلاسما گونه اش به لايه پلاسما نيز شهرت دارد.از خصوصيات بارز اين لايه ايجاد شفق قطبي كه پديده اي نادر است رامي توان نام برد.اين پديده در اثر به دام افتادن ذرات باردار ويونها در ميدان مغناطيسي قوي موجود در قطبها مي باشد.در اين لايه چگالي الكترون ويون در لايه هاي يونيزه جداگانه اساسا يكسان است .وجه تسميه پلاسماي اين لايه بر اساس همين توازن چگالي الكترون و يون مي باشد.يونسفر نقش اصلي در انتشار امواج الكترومغناطيسي دارد واثرات مهمي بر ارتباطات راه دور را داراست.از آنجائيكه جرم الكترونها نسبت به يونهاي مثبت بسيار سبكتر است توسط ميدانهاي الكتريكي امواج الكترومغناطيس گذرنده بيشتر شتاب مي يابند.در تحليل ارائه شده بر اساس اين واقعيت از شتاب يونها صرفنظر شده و لابه يونسفر به عنوان يك گاز الكترون آزاد Free electron gas در نظر گرفته شده است.
بسياري از مردم پوشش اطراف زمين را تا آنجا كه جو ناميده ميشودبه مثابه پوششي تحت نام اقيانوس هوا مي شناسند كه زمين را در بر گرفته است و اين پوشش لايه هايي از گازها وبخار آب است . با اينكه از نگاه اوليه اين تصور شكل مي گيرد اما بايد بدانيم كه در اين نگرش ساده مواردي وجوددارد كه در بحثهاي عمومي كمتر بدان پرداخته مي شود.
بحثهائي كه تحت آن علم هواشناسي شكل مي گيرد و به راستي يكي از زيبا ترين وپيچيده ترين مكانيسم هاي طبيعي را مورد بررسي قرار ميدهد.
آنچه كه برروي اين كره خاكي حيات را مقدور ساخته است ارتباط بسيار منظم وتنگاتنگي ما بين اعضاي تشكيل دهنده اين پوشش با طبقات مختلف است.طبقاتي كه هر لايه آن وظيفه بسيار مهم وتعيين كننده اي در تشكيل و ادامه حيات داراست. به نحوي كه با حذف مجازي هر لايه ومحاسبات مربوط به آن دگرگوني ژرفي در ساير طبقات وبه تبع آن، تغيير كامل مكانيسم فعلي را سبب مي شود.در ديد اغلب افراد اهميت جو در لايه مجاور زمين است كه داراي اكسيژن كافي براي تنفس مي باشد.براي شكل گيري اين لايه كه موجودات در تماس مستقيم با آن مي باشندطبقات ديگر طبق چينش خاص خود با خصوصيات منحصر به فرد دخالت دارند كه در اين مشاركت با حذف هر كدام قطعا حيات به خطر جدي خواهد افتاد. گر چه جو به معناي واقعي يك سوسيال كامل است و هيچ جاي خالي در جو نمي توان يافت و كاملا فضا را به يك نسبت ويك شكل پوشش مي دهد اما در هر لايه تركيبات خاص از عناصر و ملوكولها با توجه به خصوصيات آن لايه قرار دارد.از ديدگاه مخابرات ماكروويو وابستگي ارسال تحت كانال هوا به پارامترهاي فيزيكي ،جاي پائي براي مطالعه وباز بيني دقيقي بر اين رويه ميطلبد. اهميت لايه هاي جو در مخابرات بدين سبب است كه محيط انتقال امواج الكترومغناطيس بوده و گاهي به عنوان Reflector مورد استفاده قرار ميگيرد ماهواره اي كه در مدار زمين قرار ميگيرد وتنها راه ارتباطي آن با زمين امواج راديوئي ميباشد، امواجي را دريافت ميدارد كه از اين لايه ها در شرايط مختلف جوي ودر زمانهاي مختلف فصلي وشبانه روزي عبور نموده است.دو مشخصه عمده امواج صرفنظر از نوع قطبي شدگي و اختلاف فاز ، دامنه موج و فركانس موج ميباشد.كه هرچه فركانس موج بالاتر رود نفوذ وانتشار آن در فاصله هاي بعيد بهتر صورت ميگيرد.اما اين دو كميت به چه نسبت وتا چه حدود افزايش يابند كه اولا اختلاف زيادي با سطح Optimize خود نداشته از طرف ديگر ارتباط به شكلي دائمي وجود داشته باشد.چرا كه طبق آنچه كه در ادامه توضيح داده خواهد شد جو تركيبي پيچيده از عوامل محدود كننده ميباشد كه بر اساس ماهيت فيزيكي منحصر به فرد خود در ارتباط با امواج راديوئي در طول شبانه روز رفتار متغييري از خود نشان ميدهد.
مختصري در خصوص اتمسفر زمين
فضاي بين اتمسفر زمين وسيارات منظومه شمسي خلا كامل نيست اگر چه چگالي مواد بين سيارات كم است اين فضا مقاديري گازهاي داغ وذرات گرد و غبار در بر دارد. مواد گازي موجود در اين نواحي را گاز بين سيارات مينامند زيرا اين گازها بين سيارات قرار دارند واغلب از پروتونها و الكترونها تشكيل شده اند و چگالي مولوكولي آن بسيار كم است.
مدار حركت زمين به دور خور شيد از فضاي بين سيارات ميگذرد وبه همين دليل با گازهاي بسيار رقيق بين سيارات ادغام مي شود.
جو از نظر عمودي ممكن است بنا به تركيبات ،عكس العملهاي شيميايي ، يونيزه شدن ، دما ، فشار وغيره برحسب ارتفاع طبقه بندي شود كه در اين بخش مختصري از خصوصيات اين طبقات شرح داده ميشود.از موارد بر شمرده شده يونيزه شدن از اهميت فوق العاده اي بر خوردار است.
به طور خلاصه ميتوان گفت كه جو از چهار لايه كاملا مشخص تروپوسفر ، استراتوسفر ،مزوسفر و ترموسفر تشكيل شده است.
دماهاي زياد نزديك سطح زمين ،در مجاورت استراتوپاز و ناحيه ترموسفر ديده ميشود.اين زياد بودن دما به تابش خورشيد و جذب آن مربوط است.بيشتر تابش خورشيدي توسط سطح زمين جذب ميشود.بنا بر اين تروپوسفر از ناحيه زيرين شروع به گرم شدن ميكند.تغييرات دما از سطح زمين با افزايش ارتفاع ، كاهش مي يابد و اين بدين سبب است كه از منبع گرمائي كه سطح زمين مي باشد دور ميشويم.بر عكس تروپوسفر ناحيه گرمائي استراتوسفر در بالاي آن قرار دارد واينجا همان نقطه اي است كه در آن شكل گيري اوزن و تجزيه ملوكولهاي اكسيژن صورت ميگيرد ودر اثر اين واكنش گرما ايجاد ميشود .با نزديك شدن به اين بخش چون به منبع گرمائي نزديك ميشويم تغييرات دما با افزايش ارتفاع افزايش مي يابد.در بخش بالاتر، مزوسفر قرار دارد كه در اينجا چگالي مولكولي كم ميشود وبا افزايش ارتفاع به دليل دور شدن از استراتوسفر كه منبع گرمائي ميباشد، دما به شدت نزول ميكند تا بخش بالاتر كه ترموسفر ناميده ميشود از اينجا به بعد دما باز هم افزايش مي يابدو توجيه آن خروج از حيطه زمين وكاسته شدن اثرات حرارتي آن ونزديك شدن به منبع اصلي گرما در منظومه شمسي مي باشد.از اينجا به بعد تغييرات دما سير صعودي دارد. در اتمسفر زمين تقريبا از ارتفاع 50 تا 500 كيلومتر يعني بخشهائي از مزوسفر و ترموسفر لايه هائي از گازهاي يونيزه به نام يونسفر وجود دارد.يونسفر از الكترونهاي آزاد و يونهاي مثبتي تشكيل ميشودكه با جذب تشعشع ماوراء بنفش خورشيد توسط اتمها ومولكولهاي اتمسفر بالائي ايجاد ميگردند.ذرات باردار در اين ناحيه توسط ميدان مغناطيسي زمين به دام مي افتند.خصوصيات اين لايه ها از نظر ارتفاع وچگالي يوني از طرفي به تركيبات مزوسفر و ترموسفر و از سوي ديگر به طبيعت تشعشعات خورشيدي و چگونگي چرخه لكه خورشيدي(Sunspot cycle) بستگي دارد.طوفانهاي خورشيدي كه در اثر انفجارات سطحي خورشيد به وجود مي آيندو از ميزان بسيار زياد انرژي آزاد شده آن تنها بخش بسيار كوچكي به زمين ميرسد نيز در اين مشخصه ها نقش اساسي دارند .از آنجائيكه اين انفجارات و تشعشعات پريوديك نبوده وميزان ومعياري براي تناوبي شدن آنها در فواصل كوتاه شبانه روز،فصلها وحتي سالها وجود ندارد پيش بيني مشخصه هاي چگالي يوني و ارتفاع توسعه يافته لايه يونسفر تقريبا غير ممكن ميباشد.لايه يونسفر با توجه به دارا بودن حالت يوني وپلاسما گونه اش به لايه پلاسما نيز شهرت دارد.از خصوصيات بارز اين لايه ايجاد شفق قطبي كه پديده اي نادر است رامي توان نام برد.اين پديده در اثر به دام افتادن ذرات باردار ويونها در ميدان مغناطيسي قوي موجود در قطبها مي باشد.در اين لايه چگالي الكترون ويون در لايه هاي يونيزه جداگانه اساسا يكسان است .وجه تسميه پلاسماي اين لايه بر اساس همين توازن چگالي الكترون و يون مي باشد.يونسفر نقش اصلي در انتشار امواج الكترومغناطيسي دارد واثرات مهمي بر ارتباطات راه دور را داراست.از آنجائيكه جرم الكترونها نسبت به يونهاي مثبت بسيار سبكتر است توسط ميدانهاي الكتريكي امواج الكترومغناطيس گذرنده بيشتر شتاب مي يابند.در تحليل ارائه شده بر اساس اين واقعيت از شتاب يونها صرفنظر شده و لابه يونسفر به عنوان يك گاز الكترون آزاد Free electron gas در نظر گرفته شده است.
فشار هوا نيرويي است كه هوا بر يك واحد از سطح زمين وارد مي كند و مقدار آن در سطح درياي آزاد، برابر است با وزن ستوني از جيوه به ارتفاع 76 سانتيمتر. واحد اندازه گيري فشار هوا در آب و هواشناسي ميلي بار يا هكتوپاسكال مي باشد؛ هر ميلي بار يا هكتوپاسكال برابر با 1000 دين بر سانتي متر مربع مي باشد فشار ستون هوا در سطح درياي آزاد 1013 هكتوپاسكال بر سانتي متر مربع مي باشد.
از آنجا كه تراكم هوا با ارتفاع كاهش مي يابد، با افزايش ارتفاع فشار هوا نيز كم مي شود، اما تغيير فشار برحسب ارتفاع چندان منظم نيست؛ به طور كلي تا ارتفاع 1500 متري سطح زمين به ازاي هر 100 متر افزايش ارتفاع، فشار هوا حدود 12 هكتوپاسكال كم مي شود. پراكندگي افقي فشار اتمسفر را با استفاده از خطوط هم فشار به صورت سطح هم فشار نشان مي دهند. خط هم فشار خطي است كه تمام نقاط با فشار يكسان را به هم مربوط مي كند. نقشه هاي هم فشار براي سطوح مختلف اتمسفر تهيه مي شود.
پراكندگي فشار در سطح زمين
تكرار حالتهاي لحظه اي هوا در دراز مدت در پراكندگي فشار، الگويي ميانگين را نشان مي دهد كه كمابيش انعكاس تاثيرهاي گردش عمومي جو است، در نقشه هاي ميانگين فشار نمود هاي زودگذر و نادر ديده نمي شود و در مقابل نمود هاي عمده و غالب چه در مقياس محلي و چه در مقياس جهاني جلوه مي كنند؛ بنابراين مطالعه نقشه هاي ميانگين فشار اگر چه در كاربرد موضعي يا كوتاه مدت چندان كارآمد نيست اما براي شناخت نمود هاي عمده و غالب گردش عمومي هوا مهم است.
مراكز عمده فشار در سطح زمين به تبعيت از سيستم نصف النهاري گردش عمومي هوا، از استوا تا قطب به صورت كمربندهاي مداري متناوبي جلوه مي كند؛ اما وضعيت خشكي و دريا در نيمكره شمالي اين منظم را به هم مي زند و مراكز ياد شده را به صورت سلولهاي جدا از هم در مي آورد.
نتيجه گردش عمومي هوا در دراز مدت، وجود كمربندهاي كم فشار در استوا، پر فشار در منطقه جنب حاره كم فشار در منطقه معتدله و احتمالا در منطقه قطبي است.
از آنجا كه تراكم هوا با ارتفاع كاهش مي يابد، با افزايش ارتفاع فشار هوا نيز كم مي شود، اما تغيير فشار برحسب ارتفاع چندان منظم نيست؛ به طور كلي تا ارتفاع 1500 متري سطح زمين به ازاي هر 100 متر افزايش ارتفاع، فشار هوا حدود 12 هكتوپاسكال كم مي شود. پراكندگي افقي فشار اتمسفر را با استفاده از خطوط هم فشار به صورت سطح هم فشار نشان مي دهند. خط هم فشار خطي است كه تمام نقاط با فشار يكسان را به هم مربوط مي كند. نقشه هاي هم فشار براي سطوح مختلف اتمسفر تهيه مي شود.
پراكندگي فشار در سطح زمين
تكرار حالتهاي لحظه اي هوا در دراز مدت در پراكندگي فشار، الگويي ميانگين را نشان مي دهد كه كمابيش انعكاس تاثيرهاي گردش عمومي جو است، در نقشه هاي ميانگين فشار نمود هاي زودگذر و نادر ديده نمي شود و در مقابل نمود هاي عمده و غالب چه در مقياس محلي و چه در مقياس جهاني جلوه مي كنند؛ بنابراين مطالعه نقشه هاي ميانگين فشار اگر چه در كاربرد موضعي يا كوتاه مدت چندان كارآمد نيست اما براي شناخت نمود هاي عمده و غالب گردش عمومي هوا مهم است.
مراكز عمده فشار در سطح زمين به تبعيت از سيستم نصف النهاري گردش عمومي هوا، از استوا تا قطب به صورت كمربندهاي مداري متناوبي جلوه مي كند؛ اما وضعيت خشكي و دريا در نيمكره شمالي اين منظم را به هم مي زند و مراكز ياد شده را به صورت سلولهاي جدا از هم در مي آورد.
نتيجه گردش عمومي هوا در دراز مدت، وجود كمربندهاي كم فشار در استوا، پر فشار در منطقه جنب حاره كم فشار در منطقه معتدله و احتمالا در منطقه قطبي است.
گاز ازن براي همه ما نام آشنايي است. اما بيشتر ما با شنيدن نام اين گاز به ياد لايه ازن و تخريب آن مي افتيم. لايه ازن در لايه استراتوسفر جو قرار گرفته و با جذب پرتوهاي ماورائ بنفش امکان حيات روي کره زمين را براي ما فراهم مي کند.
به همين دليل است که اکولوژيست ها از تخريب آن به خاطر افزايش آلاينده هاي جوي اظهار نگراني مي کنند، اما روي سخن ما در اين گزارش گاز ازن تروپوسفري (لايه سطحي جو) است که مقدار آن سالانه يک تا 2درصد در کره زمين افزايش مي يابد و ربطي به لايه محافظ ازن ندارد.
طبق مطالعات دانشمندان و اطلاعات جديدي که در اين زمينه به دست آمده اين گاز مي تواند اثرات جبران ناپذيري را از قبيل تاثيرات حاد و مزمن بر سلامت انسان، گياهان و ديگر موجودات زنده داشته باشد. به نظر مي رسد تنها راه جلوگيري از اين کار افزودن بر شدت اعمال قوانين حفاظتي است.
از طرفي بايد به طور مکرر ميزان ازن موجود در سطح زمين بخصوص در شهرهاي بزرگ و مناطق مجاور، اندازه گيري شود تا روند تغييرات سالانه دايم مورد بررسي قرار گيرد. گزارشي که پيش رو داريد به آخرين دستاوردهاي محققان در همين زمينه اختصاص دارد.
قرنهاست که طبيعت هنگام صاعقه يا به وسيله پرتوي فرابنفش خورشيد، ازن را به وجود مي آورد، اما مساله اصلي اين است که آلودگي هاي حاصل فناوري روز دنيا ميزان اين گاز را تا حد خطرناکي بالا برده است.
ازن گازي تقريبا بي رنگ با بويي خاص شبيه بوي هواي تازه است که پس از رعد و برق استشمام مي شود يا بويي که کنار تخليه الکتريکي در هواي آزاد به مشام مي رسد. در دماي معمولي به صورت گاز است و چگالي آن 5/1 برابر اکسيژن در شرايط استاندارد است.
حلاليت ازن در آب کم است و با کاهش دما افزايش مي يابد. تحقيقات اخير نشان داده اند 2برابر شدن ميزان ازن در لايه تروپوسفر جو زمين منجر به افزايش دما به ميزان يک درجه سانتي گراد مي شود.
دکتر حميدرضا اوليايي ، متخصص خاکشناسي از دانشگاه شيراز مي گويد: در مه دودهاي فتوشيميايي مانند آنچه در جنوب کاليفرنيا به وقوع پيوست ، ميزان ازن به ميزان باور نکردني اي تخمين زده شد.
در واقع ضرر و زيان حاصل از افزايش ازن بسيار هنگفت و قابل توجه است. تحقيقات اخير نشان مي دهد با کاهش 25درصدي در غلظت ازن در هواي اتمسفر سالانه 500تا 1000ميليون دلار کاهش خسارت خواهيم داشت.
لايه محافظ يا آلاينده
گاز ازن تروپوسفري به عنوان يک آلاينده ثانويه يکي از اکسيدان هاي بسيار فعال موجود در اتمسفر است که اثرات سويي بر سلامت انسان ، حيوان و گياه مي گذارد.
از طرفي ازن استراتوسفري اغلب به عنوان يک پديده مفيد براي محيط زيست مطرح است و با جذب مقادير عمده اشعه زيانبار ماورائ بنفش مانع تاثيرات مخرب آن بر محيط زيست مي شود، اما ازن تروپوسفري و بخصوص ازني که به وسيله فرآيندهاي فتوشيميايي ايجاد مي شود مضرات فراواني دارد.
اين گاز نه تنها روي گونه هاي گياهي خسارت وارد مي کند، بلکه موجب تاثيرات زيانباري روي سيستم تنفسي انسان و حيوان مي شود و همچنين به مواد مصنوعي و شيميايي هم آسيب مي رساند.
از آنجا که ازن داراي طيف جذبي نور در محدوده 9/6ميکرومتر است ، بنابراين مانع خروج اشعه اي با طول موج بلند از سطح زمين شده و مثل گاز دي اکسيد کربن به ايجاد پديده اثر گلخانه اي منجر مي شود.
زماني که آلاينده هاي اوليه اي مثل منواکسيد کربن (CO)، اکسيدهاي نيتروژن (NOX) و ترکيبات آلي تصفيه شونده (VOCS) در معرض طيفي از نور خورشيد با طول موج کمتر از 4/0 ميکرومتر قرار گيرند.
طي فرآيندهاي پيچيده اکسيداسيون فتوشيميايي، گاز آلاينده ثانويه ازن توليد مي شود، گرچه سياست هاي بازدارنده دولتها در ممانعت يا کاهش انتشار اين آلاينده ها ادامه دارد.
اما تحقيقات اخير از کافي نبودن اين تلاشها پرده برداشته است. به طوري که اثرات مخرب اين گاز، بخصوص در شهرهاي آلوده صنعتي و مناطق مجاور آن بر محيط زيست بيشتر به چشم مي خورد.
در کشور ما نيز بويژه در شهرهاي بزرگ و صنعتي و مناطق مجاور به دليل آلودگي شديد هوا، وجود گازهاي آلاينده اوليه و همچنين آفتابي بودن هوا در عمده روزهاي سال ، شرايط را بسهولت براي انجام واکنشهاي اکسيداسيون فتوشيميايي که به ايجاد گاز ازن منجر مي شوند، ايجاد مي کند.
به همين دليل ، شناخت اثرات مخربي که اين گاز بر زيست بومهاي زراعي و جنگلي برجاي مي گذارد، با توجه به روند رو به افزايش آلودگي هوا و همچنين نياز به افزايش عملکرد، از اهميت خاصي برخوردار است.
تغييرات شبانه روزي غلظت ازن در سطح زمين
تاثير پديده هاي فتوشيميايي بوضوح در غلظت ازن در طول شبانه روز مشخص مي شود.
دکتر حميدرضا اوليايي مي گويد: «معمولا در ساعات بعدازظهر يک لايه وارونه تحت تاثير پديده وارونگي تشکيل مي شود که اين امر به ايستايي ازن در سطح زمين منجر مي شود.
به همين دليل ، با نبود اختلاط عمودي به ميزان کافي و افزايش نيافتن ازن استراتوسفري ، ازن انباشته شده در نزديکي سطح زمين به وسيله عامل فرو نشست سطحي کاهش مي يابد و در نهايت غلظت ازن در ساعات شب، کاهش مي يابد.
به اين ترتيب با طلوع خورشيد پديده وارونگي هم کم مي شود و در ارتفاعات بالاتر ازن به سمت پايين حرکت مي کند و بر غلظت آن افزوده مي شود و در واقع از اين مرحله به بعد است که عامل توليد فتوشيميايي ازن افزايش مي يابد.»
تاثيرات مخرب بر گياهان
هر روز بر تعداد گزارش هايي که در خصوص صدمات وارده بر گياهان به وسيله گاز ازن ارائه شده است ، افزوده مي شود.
خبرها مي گويند در کشورهايي مثل استراليا، کانادا، ژاپن ، هند، مکزيک ،امريکا، هلند، انگليس و آلمان اثرات مخرب گاز ازن در يک مقياس جهاني بخصوص درباره جنگلها در حال افزايش است. دکتر اوليايي مي گويد: ازن مانند ديگر گازها، طي فرآيند تبادل گازي از طريق روزنه ها وارد سلولهاي برگ مي شود.
ازن وارد شده به درون گياه ، موجب تغيير ساختمان سلولي مي شود و اين امر بيشتر به دليل تغيير نفوذپذيري غشائ سلولي است. در صورتي که سلولي منقبض شود و بميرد، در اين حالت علايم مربوط به صورت مشهود در برگ مشاهده مي شود در بسياري از گياهان سلولهاي نوک برگهاي جوان حساس ترين قسمت گياه نسبت به اثرات ازن هستند، گاز ازن مي تواند يک دامنه وسيع از علايم حاد و علايم مزمن را در گياهان ايجاد کند.
در سوزني برگها هم ممکن است سوختگي هايي در نوک برگها به رنگ قرمز يا قهوه اي در برگهاي جوان ديده شود. ازن ممکن است بتواند صدمات حاد يا مزمني نيز ايجاد کند که بر رشد و عملکرد گياه تاثيرگذار باشد که همراه يا فاقد علايم قابل رويت باشد.
صدمات حاد، ناشي از تماس کوتاه مدت گياه با غلظتهاي زياد ازن است که منجر به مرگ سلولها مي شود. در حالي که مسموميت مزمن ناشي از تماس درازمدت گياه با گاز ازن در غلظتهاي کم ايجاد مي شود. دکتر اوليايي مي گويد: «گياهان در حال رشد تحت تاثير عوامل بر همکنشي زنده و غير زنده زيادي قرار مي گيرند که بر نحوه اثرات ازن بر آنها تاثير مي گذارد.
به علاوه اختلاف هاي ژنتيکي در ميان گونه ها و ارقام مختلف هم بر ميزان اثرگذاري ازن موثر است. اين مساله در خصوص گياهاني مثل يونجه ، لوبيا، پنبه ، سيب زميني ، سويا، توتون و گوجه فرنگي بخوبي شناخته شده است.
دماي بالا، نور خورشيد، رطوبت نسبي مناسب ، عناصر غذايي مناسب و کافي در خاک ، رطوبت مناسب خاک و... از جمله عوامل مهمي هستند که در تاثيرگذاري ازن بر گياه موثرند.»
به طور خلاصه تاثيرات ازن روي گياهان ، ممکن است شامل صدمات مشهود در برگ ، کاهش رشد گياه ، کاهش عملکرد، تغيير در کيفيت گياهان زراعي و تغيير در حساسيت به عوامل استرس زا باشد، تمام اين استرس هاي فيزيولوژيکي منجر به کاهش عملکرد گياه مي شود.
اين تاثيرات فقط زماني مشهود است که سطح ازن به ميزاني که گونه خاص گياهي را تحت تاثير قرار مي دهد، باشد.
اثرات ازن روي درختان جنگلي
دکتر اوليايي مي گويد: «گاز اتيلن به صورت طبيعي توسط گياهان توليد مي شود. اين گاز قادر است جنبه هاي گوناگون رشد و توسعه گياه را تنظيم کند.
در آزمايشهاي انجام شده اخير توسط محققان ، مقدار اتيلن توليد شده در گياهان که در معرض گاز ازن قرار گرفته بودند، بيش از 2برابر افزايش يافت و توليد گاز اتيلني هم که در معرض استرس هاي مختلف گياهان به طور معمول متصاعد مي شود هم افزايش يافت!»
ازن با گياهان چه مي کند؟
تاثيرات اکوفيزيولوژيکي ، فيزيکي ، شيميايي و بيولوژيکي بر واکنش گياه نسبت به ازن موثرند. شرايط محيطي هم که مانع جذب توسط روزنه ها مي شود، از جذب ازن نيز ممانعت مي کند.
ازن جذب شده توسط گياه به طور عمده در قسمت آپوپلاسم باقي مي ماند و مقادير ناچيزي از آن مي توان در فضاي داخل سلولي نفوذ پيدا کند و تاثير ازن داخل سلولي نيز به طور عمده روي کلروپلاست ها و خصوصيات ژني آن از طريق زنجيره هاي پيام دهنده است.
دکتر اوليايي مي گويد: «ازن همچنين در سلولهاي گياهي مانع عمل فرآيندهاي انجام شده توسط کلروپلاست مي شود طوري که توسط ازن ، هسته سلول به عنوان مکان تاثيرگذاري در سلولهاي گياهي شناسايي شده است.»
به همين دليل است که اکولوژيست ها از تخريب آن به خاطر افزايش آلاينده هاي جوي اظهار نگراني مي کنند، اما روي سخن ما در اين گزارش گاز ازن تروپوسفري (لايه سطحي جو) است که مقدار آن سالانه يک تا 2درصد در کره زمين افزايش مي يابد و ربطي به لايه محافظ ازن ندارد.
طبق مطالعات دانشمندان و اطلاعات جديدي که در اين زمينه به دست آمده اين گاز مي تواند اثرات جبران ناپذيري را از قبيل تاثيرات حاد و مزمن بر سلامت انسان، گياهان و ديگر موجودات زنده داشته باشد. به نظر مي رسد تنها راه جلوگيري از اين کار افزودن بر شدت اعمال قوانين حفاظتي است.
از طرفي بايد به طور مکرر ميزان ازن موجود در سطح زمين بخصوص در شهرهاي بزرگ و مناطق مجاور، اندازه گيري شود تا روند تغييرات سالانه دايم مورد بررسي قرار گيرد. گزارشي که پيش رو داريد به آخرين دستاوردهاي محققان در همين زمينه اختصاص دارد.
قرنهاست که طبيعت هنگام صاعقه يا به وسيله پرتوي فرابنفش خورشيد، ازن را به وجود مي آورد، اما مساله اصلي اين است که آلودگي هاي حاصل فناوري روز دنيا ميزان اين گاز را تا حد خطرناکي بالا برده است.
ازن گازي تقريبا بي رنگ با بويي خاص شبيه بوي هواي تازه است که پس از رعد و برق استشمام مي شود يا بويي که کنار تخليه الکتريکي در هواي آزاد به مشام مي رسد. در دماي معمولي به صورت گاز است و چگالي آن 5/1 برابر اکسيژن در شرايط استاندارد است.
حلاليت ازن در آب کم است و با کاهش دما افزايش مي يابد. تحقيقات اخير نشان داده اند 2برابر شدن ميزان ازن در لايه تروپوسفر جو زمين منجر به افزايش دما به ميزان يک درجه سانتي گراد مي شود.
دکتر حميدرضا اوليايي ، متخصص خاکشناسي از دانشگاه شيراز مي گويد: در مه دودهاي فتوشيميايي مانند آنچه در جنوب کاليفرنيا به وقوع پيوست ، ميزان ازن به ميزان باور نکردني اي تخمين زده شد.
در واقع ضرر و زيان حاصل از افزايش ازن بسيار هنگفت و قابل توجه است. تحقيقات اخير نشان مي دهد با کاهش 25درصدي در غلظت ازن در هواي اتمسفر سالانه 500تا 1000ميليون دلار کاهش خسارت خواهيم داشت.
لايه محافظ يا آلاينده
گاز ازن تروپوسفري به عنوان يک آلاينده ثانويه يکي از اکسيدان هاي بسيار فعال موجود در اتمسفر است که اثرات سويي بر سلامت انسان ، حيوان و گياه مي گذارد.
از طرفي ازن استراتوسفري اغلب به عنوان يک پديده مفيد براي محيط زيست مطرح است و با جذب مقادير عمده اشعه زيانبار ماورائ بنفش مانع تاثيرات مخرب آن بر محيط زيست مي شود، اما ازن تروپوسفري و بخصوص ازني که به وسيله فرآيندهاي فتوشيميايي ايجاد مي شود مضرات فراواني دارد.
اين گاز نه تنها روي گونه هاي گياهي خسارت وارد مي کند، بلکه موجب تاثيرات زيانباري روي سيستم تنفسي انسان و حيوان مي شود و همچنين به مواد مصنوعي و شيميايي هم آسيب مي رساند.
از آنجا که ازن داراي طيف جذبي نور در محدوده 9/6ميکرومتر است ، بنابراين مانع خروج اشعه اي با طول موج بلند از سطح زمين شده و مثل گاز دي اکسيد کربن به ايجاد پديده اثر گلخانه اي منجر مي شود.
زماني که آلاينده هاي اوليه اي مثل منواکسيد کربن (CO)، اکسيدهاي نيتروژن (NOX) و ترکيبات آلي تصفيه شونده (VOCS) در معرض طيفي از نور خورشيد با طول موج کمتر از 4/0 ميکرومتر قرار گيرند.
طي فرآيندهاي پيچيده اکسيداسيون فتوشيميايي، گاز آلاينده ثانويه ازن توليد مي شود، گرچه سياست هاي بازدارنده دولتها در ممانعت يا کاهش انتشار اين آلاينده ها ادامه دارد.
اما تحقيقات اخير از کافي نبودن اين تلاشها پرده برداشته است. به طوري که اثرات مخرب اين گاز، بخصوص در شهرهاي آلوده صنعتي و مناطق مجاور آن بر محيط زيست بيشتر به چشم مي خورد.
در کشور ما نيز بويژه در شهرهاي بزرگ و صنعتي و مناطق مجاور به دليل آلودگي شديد هوا، وجود گازهاي آلاينده اوليه و همچنين آفتابي بودن هوا در عمده روزهاي سال ، شرايط را بسهولت براي انجام واکنشهاي اکسيداسيون فتوشيميايي که به ايجاد گاز ازن منجر مي شوند، ايجاد مي کند.
به همين دليل ، شناخت اثرات مخربي که اين گاز بر زيست بومهاي زراعي و جنگلي برجاي مي گذارد، با توجه به روند رو به افزايش آلودگي هوا و همچنين نياز به افزايش عملکرد، از اهميت خاصي برخوردار است.
تغييرات شبانه روزي غلظت ازن در سطح زمين
تاثير پديده هاي فتوشيميايي بوضوح در غلظت ازن در طول شبانه روز مشخص مي شود.
دکتر حميدرضا اوليايي مي گويد: «معمولا در ساعات بعدازظهر يک لايه وارونه تحت تاثير پديده وارونگي تشکيل مي شود که اين امر به ايستايي ازن در سطح زمين منجر مي شود.
به همين دليل ، با نبود اختلاط عمودي به ميزان کافي و افزايش نيافتن ازن استراتوسفري ، ازن انباشته شده در نزديکي سطح زمين به وسيله عامل فرو نشست سطحي کاهش مي يابد و در نهايت غلظت ازن در ساعات شب، کاهش مي يابد.
به اين ترتيب با طلوع خورشيد پديده وارونگي هم کم مي شود و در ارتفاعات بالاتر ازن به سمت پايين حرکت مي کند و بر غلظت آن افزوده مي شود و در واقع از اين مرحله به بعد است که عامل توليد فتوشيميايي ازن افزايش مي يابد.»
تاثيرات مخرب بر گياهان
هر روز بر تعداد گزارش هايي که در خصوص صدمات وارده بر گياهان به وسيله گاز ازن ارائه شده است ، افزوده مي شود.
خبرها مي گويند در کشورهايي مثل استراليا، کانادا، ژاپن ، هند، مکزيک ،امريکا، هلند، انگليس و آلمان اثرات مخرب گاز ازن در يک مقياس جهاني بخصوص درباره جنگلها در حال افزايش است. دکتر اوليايي مي گويد: ازن مانند ديگر گازها، طي فرآيند تبادل گازي از طريق روزنه ها وارد سلولهاي برگ مي شود.
ازن وارد شده به درون گياه ، موجب تغيير ساختمان سلولي مي شود و اين امر بيشتر به دليل تغيير نفوذپذيري غشائ سلولي است. در صورتي که سلولي منقبض شود و بميرد، در اين حالت علايم مربوط به صورت مشهود در برگ مشاهده مي شود در بسياري از گياهان سلولهاي نوک برگهاي جوان حساس ترين قسمت گياه نسبت به اثرات ازن هستند، گاز ازن مي تواند يک دامنه وسيع از علايم حاد و علايم مزمن را در گياهان ايجاد کند.
در سوزني برگها هم ممکن است سوختگي هايي در نوک برگها به رنگ قرمز يا قهوه اي در برگهاي جوان ديده شود. ازن ممکن است بتواند صدمات حاد يا مزمني نيز ايجاد کند که بر رشد و عملکرد گياه تاثيرگذار باشد که همراه يا فاقد علايم قابل رويت باشد.
صدمات حاد، ناشي از تماس کوتاه مدت گياه با غلظتهاي زياد ازن است که منجر به مرگ سلولها مي شود. در حالي که مسموميت مزمن ناشي از تماس درازمدت گياه با گاز ازن در غلظتهاي کم ايجاد مي شود. دکتر اوليايي مي گويد: «گياهان در حال رشد تحت تاثير عوامل بر همکنشي زنده و غير زنده زيادي قرار مي گيرند که بر نحوه اثرات ازن بر آنها تاثير مي گذارد.
به علاوه اختلاف هاي ژنتيکي در ميان گونه ها و ارقام مختلف هم بر ميزان اثرگذاري ازن موثر است. اين مساله در خصوص گياهاني مثل يونجه ، لوبيا، پنبه ، سيب زميني ، سويا، توتون و گوجه فرنگي بخوبي شناخته شده است.
دماي بالا، نور خورشيد، رطوبت نسبي مناسب ، عناصر غذايي مناسب و کافي در خاک ، رطوبت مناسب خاک و... از جمله عوامل مهمي هستند که در تاثيرگذاري ازن بر گياه موثرند.»
به طور خلاصه تاثيرات ازن روي گياهان ، ممکن است شامل صدمات مشهود در برگ ، کاهش رشد گياه ، کاهش عملکرد، تغيير در کيفيت گياهان زراعي و تغيير در حساسيت به عوامل استرس زا باشد، تمام اين استرس هاي فيزيولوژيکي منجر به کاهش عملکرد گياه مي شود.
اين تاثيرات فقط زماني مشهود است که سطح ازن به ميزاني که گونه خاص گياهي را تحت تاثير قرار مي دهد، باشد.
اثرات ازن روي درختان جنگلي
دکتر اوليايي مي گويد: «گاز اتيلن به صورت طبيعي توسط گياهان توليد مي شود. اين گاز قادر است جنبه هاي گوناگون رشد و توسعه گياه را تنظيم کند.
در آزمايشهاي انجام شده اخير توسط محققان ، مقدار اتيلن توليد شده در گياهان که در معرض گاز ازن قرار گرفته بودند، بيش از 2برابر افزايش يافت و توليد گاز اتيلني هم که در معرض استرس هاي مختلف گياهان به طور معمول متصاعد مي شود هم افزايش يافت!»
ازن با گياهان چه مي کند؟
تاثيرات اکوفيزيولوژيکي ، فيزيکي ، شيميايي و بيولوژيکي بر واکنش گياه نسبت به ازن موثرند. شرايط محيطي هم که مانع جذب توسط روزنه ها مي شود، از جذب ازن نيز ممانعت مي کند.
ازن جذب شده توسط گياه به طور عمده در قسمت آپوپلاسم باقي مي ماند و مقادير ناچيزي از آن مي توان در فضاي داخل سلولي نفوذ پيدا کند و تاثير ازن داخل سلولي نيز به طور عمده روي کلروپلاست ها و خصوصيات ژني آن از طريق زنجيره هاي پيام دهنده است.
دکتر اوليايي مي گويد: «ازن همچنين در سلولهاي گياهي مانع عمل فرآيندهاي انجام شده توسط کلروپلاست مي شود طوري که توسط ازن ، هسته سلول به عنوان مکان تاثيرگذاري در سلولهاي گياهي شناسايي شده است.»