Grafika interaktywna
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.
Molekuły ozonu znajdują się w atmosferze, w obszarze sięgającym od powierzchni Ziemi do wysokości około 100 km, czyli w:
- troposferze
- stratosferze
- mezosferze
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 do , zależnie od szerokości geograficznej) do wysokości około . Obecna tutaj warstwa ozonowa pochłania promieniowanie ultrafioletowe słońca, czyli stanowi osłonę Ziemi przed promieniowaniem krótkofalowym, biologicznie czynnym UV-B (o długościach fal od do ). 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 < .
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 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 ), 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.
Polecenie 2
Przed jakimi rodzajami promieniowania ultrafioletowego chroni nas ozonosfera? Przeanalizuj grafikę interaktywną, a następnie przejdź do wykonania ćwiczeń.
Na całym świecie rozmiar warstwy ozonowej jest różny – w pobliżu równika jest ona mniejsza, natomiast na wysokości - lub - 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 (–).
Promieniowanie UV dzieli się na trzy kategorie, w zależności od długości fali promieniowania:
- UV-A (–)
- UV-B (–)
- UV-C (–)
Grafika interaktywna uwydatnia poziomy ozonu na różnych wysokościach () 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 (< ) lub ozonu (> około ) na wysokości około kilometrów ( 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 do z maksymalną absorpcją przy około ). Natężenie promieniowania w górnej partii atmosfery jest milionów razy mocniejsze niż na powierzchni Ziemi, dla promieniowania o długości fali odpowiadającej .
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.
Ćwiczenie 1
Ćwiczenie 2
Ćwiczenie 3
Czy grubość warstwy ozonowej jest na całym świecie jednakowa czy różna? Od czego ona zależy? Uzasadnij swoją odpowiedź.