Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
1
Polecenie 1

W której z warstw atmosfery występuje warstwa ozonowa? Jaką pełni rolę? Zapoznaj się z grafiką interaktywną, a następnie wykonaj ćwiczenia poniżej.

W której z warstw atmosfery występuje warstwa ozonowa? Jaką pełni rolę? Zapoznaj się z opisem grafiki interaktywnej, a następnie wykonaj ćwiczenia poniżej.

RUdg76E1dJ8wR1
Ilustracja interaktywna Ilustracja przedstawia warstwy atmosfery. Najniżej znajduje się powierzchnia ziemi (wierzchołki gór i doliny porośnięte trawą), wyżej, na poziomie chmur, opisano troposferę, wyżej tropopauzę, stratosferę, warstwę ozonową, oznaczoną różową linią i wyżej stratopauza. Słońce emituje promieniowanie UV które jest pochłaniane przez warstwę ozonową. 1. Ilustracja przedstawia rozkład ładunku w cząsteczce ozonu. cząsteczka jest czerwona na obrzeżach, a niebieska w środku.Indeks górny Rozkład ładunku w cząsteczce ozonu: kolor czerwony – cząstkowy ładunek ujemny, kolor niebieski – cząstkowy ładunek dodatni. Autor: Benjah-bmm27; Źródło: wikipedia.org; Licencja: domena publiczna;
Molekuły ozonu znajdują się w atmosferze, w obszarze sięgającym od powierzchni Ziemi do wysokości około 100 km, czyli w:
  • troposferze
  • stratosferze
  • mezosferze
, 2. Troposfera Zdjęcie przedstawia widok troposfery z samolotu. chmury tworzą wiry, słońce zachodzi i barwi je na czerwono na wierchu, a niższe partie chmur przybierają barwę niebieską.Indeks górny Widok troposfery z samolotu. Źródło: pixabay.com; Licencja: domena publiczna;

W najniższej warstwie atmosfery, zwanej troposferą, zawartość ozonu jest niska (kilka do kilkunastu procent całkowitej zawartości ozonu w atmosferze)., 3. Stratosfera Zdjęcie przedstawia fragment powierzchni kuli ziemskiej, znad której wychodzi słońce.Indeks górny Nad Antarktyką jest również widoczna dziura ozonowa. Źródło: pixabay.com; Licencja: domena publiczna;

W stratosferze ozonu jest najwięcej – czyli w przestrzeni, która rozciąga się od tropopauzy (na wysokościach od 8 do 17 km, zależnie od szerokości geograficznej) do wysokości około 50 km. Obecna tutaj warstwa ozonowa pochłania promieniowanie ultrafioletowe słońca, czyli stanowi osłonę Ziemi przed promieniowaniem krótkofalowym, biologicznie czynnym UV-B (o długościach fal od 280 nm do 320 nm). Ta absorpcja powoduje nagrzewanie się stratosfery i inwersję temperatury, przy czym temperatura atmosferyczna rośnie wraz z wysokością. Tworzenie się cząsteczek ozonu na odpowiednich wysokościach występuje tam, gdzie dociera promieniowanie UV o długości fali < 242 nm.

Promieniowanie to powoduje rozpad cząsteczki tlenu i wyzwalanie się wolnych atomów tlenu, gdzie następnie ma miejsce potrójne zderzenie między cząsteczką i atomem tlenu oraz cząsteczką neutralną., 4. Mezosfera Zdjęcie przedstawia polarne chmury nad horyzontem.Indeks górny Polarne chmury mezosferyczne nad Azją widoczne z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Autor: NASA; Źródło: wikipedia.org; Licencja: domena publiczna;

Warstwę powyżej 50 km stanowi mezosfera, w której następuje szybki spadek koncentracji ozonu., 5. Procesy dynamiczne i fotochemiczne W wysokich warstwach, tj. mezosferze i górnej stratosferze, główne funkcje w formowaniu i rozpadzie cząstek ozonu wykonują procesy fotochemiczne. Poniżej tej wysokości (około 25 km), czyli w dolnej stratosferze i w troposferze, obok procesów fotochemicznych, występują procesy dynamiczneIndeks górny *.

Czas życia cząsteczek ozonu jest dłuższy w stratosferze i troposferze.

Indeks górny *Procesy dynamiczne są związane ze zmianami klimatu – mogą przykładowo powodować wzrost dostępności powietrza ubogiego w ozon ze stratosfery równikowej do wybranych obszarów poza równikowych. Procesami dynamicznymi są oscylacje południowe, oscylacje północnoatlantyckie, cyrkulacja Brewera-Dobsona itp.
Grafika interaktywna pt. Warstwy atmosfery
Źródło: GroMar Sp. z o.o., opracowano na podstawie Dziewulska-Wsiowa, A.; Hryniewicz, R.; Ozon w stratosferze i troposferze, Kosmos, 1993, 42, 79-94, licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 2

Przed jakimi rodzajami promieniowania ultrafioletowego chroni nas ozonosfera? Przeanalizuj grafikę interaktywną, a następnie przejdź do wykonania ćwiczeń.

RJGOyzDpgg75f1
Ilustracja interaktywna Ilustracja interaktywna przedstawia wykres zależności koncentracji ozonu wyrażonej w jednostkach Dobsona na kilometr od wysokości podanej w kilometrach nad poziomem morza. Na wysokości około jedenastu kilometrów oznaczono tropopauzę, a na wysokości pięćdziesięciu dziewięciu kilometrów stratopauzę. Największe stężenie ozonu występuje na wysokości dwudziestu - dwudziestu pięciu kilometrów. Ponadto oznaczono na wykresie głębokość, na jaką różne rodzaje promieniowania wnikają w atmosferę. UV-c dociera tylko do około czterdziestu kilometrów nad poziomem morza, UV-b jest pochłaniane przez warstwę ozonową i tylko niewielka ilość dociera do powierzchni ziemi, natomiast UV-a dociera do powierzchni w największej ilości. 1. Zdjęcie przedstawia Słońce widziane przez satelitę TRACE. Słońce ma tu barwę niebiesko-zieloną, w mniejszej ilości pojawiają się też inne kolory.Indeks górny Zdjęcie Słońca wykonane przez satelitę TRACE. Różne kolory odpowiadają promieniom ultrafioletowym o różnych długościach fal, emitowanych przez plazmę o różnej temperaturze. Autor: NASA; Źródło: wikipedia.org; Licencja: domena publiczna;

Na całym świecie rozmiar warstwy ozonowej jest różny – w pobliżu równika jest ona mniejsza, natomiast na wysokości 10-50 lub 20-40 km nad poziomem morza jest o wiele grubsza. Ma na to wpływ ilość ozonu w kolumnie na wybranym obszarze, a także temperatura, długość i szerokość geograficzna, a także warunki atmosferyczne.

Jest to spowodowane wzorcami cyrkulacji atmosferycznej i intensywności nasłonecznienia. Objętość ozonu w warstwie ozonowej jest wyjątkowo niska, jednak jest szczególnie ważna dla życia z powodu jej istotnej funkcji – pochłaniania biologicznie szkodliwego promieniowania ultrafioletowego (UV), które pochodzi ze słońca. Promieniowanie UV ekranowane przez azot jest krótkie (10100 nm).

Promieniowanie UV dzieli się na trzy kategorie, w zależności od długości fali promieniowania:
  • UV-A (400315 nm)
  • UV-B (315280 nm)
  • UV-C (280100 nm)

Grafika interaktywna uwydatnia poziomy ozonu na różnych wysokościach (DUkm) oraz związane z tym blokowanie trzech rodzajów promieniowania ultrafioletowego. Ponadto ma na celu przedstawienie, jak daleko w atmosferę może przedostawać się każde z nich., 2. Promieniowanie UV-C Jest to rodzaj bardzo szkodliwego typu promieniowania dla wszystkich żywych istot. Całkowite jego ekranowanie w atmosferze jest związane z obecnością tlenu (< 200 nm) lub ozonu (> około 200 nm) na wysokości około 35 kilometrów (115000 stóp)., 3. Promieniowanie UV-B Zdjęcie przedstawia skórę, która została poparzona promieniami słonecznymi. Widoczny jest fragment jaśniejszej skóry w miejscu, gdzie przykrywał ją pasek zegarka.Indeks górny Źródło: wikipedia.org; Licencja: domena publiczna;

Głównym typem promieniowania szkodliwego dla skóry i przyczyną oparzeń słonecznych jest promieniowanie UV-B. Nadmierna ekspozycja organizmu na niego może prowadzić do zaćmy, zahamowania układu odpornościowego i uszkodzenia genetycznego, efektem czego może być rak skóry.

Skuteczna w ekranowaniu UV-B jest warstwa ozonowa (która pochłania promieniowanie o długościach od około 200 nm do 310 nm z maksymalną absorpcją przy około 250 nm). Natężenie promieniowania w górnej partii atmosfery jest 350 milionów razy mocniejsze niż na powierzchni Ziemi, dla promieniowania o długości fali odpowiadającej 290 nm.

UV-B o najdłuższych długościach fal może dostać się do warstwy Ziemi, dzięki niemu następuje produkcja witaminy D w naszym organizmie., 4. Promieniowanie UV-A Zdjęcie przedstawia zmianę barwnikową skóry, będącą częstym objawem raka skóry - czerniaka.Indeks górny Źródło: wikipedia.org; Licencja: domena publiczna;

Dla większej części promieniowania UV-A, ozon jest przezroczysty. Dlatego też, znaczna jego część dostaje się do powierzchni i obejmuje większość promieniowania UV przedostającego się do Ziemi.

Opisany typ promieniowania UV może prowadzić do uszkodzenia fizycznego, przedwczesnego starzenia się skóry, pośredniego uszkodzenia genetycznego i raka skóry, ale jest mniej szkodliwe dla DNA.
Promieniowanie UV
Źródło: GroMar Sp. z o.o., opracowano na podstawie Narayanan, D.L.; Saladi, R.N.; Fox, J.L. (2010). Review: Ultraviolet radiation and skin cancer. International Journal of Dermatology. 49 (9): 978–986, licencja: CC BY-SA 3.0.
RAJYqT0Y63ept1
Ćwiczenie 1
Przyporządkuj rodzaj promieniowania ultrafioletowego do odpowiadającej mu długości fal. UV-A Możliwe odpowiedzi: 1. 315-280 nm, 2. 400-315 nm, 3. 280-100 nm UV-B Możliwe odpowiedzi: 1. 315-280 nm, 2. 400-315 nm, 3. 280-100 nm UV-C Możliwe odpowiedzi: 1. 315-280 nm, 2. 400-315 nm, 3. 280-100 nm
RAb0MPSukzHt91
Ćwiczenie 2
W której z wymienionych poniżej warstw atmosfery znajduje się najwięcej cząsteczek ozonu? Możliwe odpowiedzi: 1. W troposferze., 2. W stratosferze., 3. W mezosferze., 4. W tropopauzie.
1
Ćwiczenie 3

Czy grubość warstwy ozonowej jest na całym świecie jednakowa czy różna? Od czego ona zależy? Uzasadnij swoją odpowiedź.

R17V76YKoIESR1
Odpowiedź: (Uzupełnij).