الكيمياء الضوئية للأوزون في الستراتوسفير
التفاعلات الكيميائية الضوئية التي تُكوّن وتُدمّر الأوزون في الستراتوسفير وتحافظ على طبقة الأوزون.
Definition
الكيمياء الضوئية للأوزون في الستراتوسفير هي مجموعة التفاعلات التي تحركها أشعة الشمس وتُنتج وتُدمّر الأوزون في الستراتوسفير، بدءًا بآلية تشابمان المعتمدة على الأكسجين فقط.
Scope
يغطي آلية تشابمان لتكوين الأوزون وتدميره من الأكسجين الجزيئي والذري، ومفهوم الأكسجين الفردي، والتوزيع الرأسي للأوزون، والتناقض بين تنبؤات تشابمان والملاحظات، وامتصاص الأشعة فوق البنفسجية التي تسخن الستراتوسفير.
Core questions
- كيف تُنتج آلية تشابمان طبقة الأوزون؟
- لماذا تبالغ دورة تشابمان وحدها في تقدير الأوزون الستراتوسفيري؟
- كيف يشكل امتصاص الأوزون البنية الحرارية للستراتوسفير؟
Key theories
- آلية تشابمان
- يؤدي التحلل الضوئي للأكسجين الجزيئي إلى تكوين ذرات تشكل الأوزون، بينما يؤدي التحلل الضوئي للأوزون وإعادة اتحاده إلى تدميره، مما يحدد وفرة مستقرة من الأكسجين الفردي.
Mechanisms
تعمل أشعة الشمس فوق البنفسجية قصيرة الموجة على تفكيك الأكسجين الجزيئي إلى ذرات تتحد مع جزيئات الأكسجين لتكوين الأوزون. يتفكك الأوزون نفسه ضوئيًا عائدًا إلى الأكسجين الجزيئي والذري، وتصل عائلة الأكسجين الذري والأوزون، والتي تُسمى الأكسجين الفردي (odd oxygen)، إلى حالة استقرار كيميائي ضوئي تبلغ ذروتها بالقرب من 25 كيلومترًا. نظرًا لأن دورة تشابمان المعتمدة على الأكسجين فقط تبالغ في تقدير كمية الأوزون، فإن هناك حاجة إلى دورات فقدان تحفيزية إضافية لتتوافق مع الملاحظات؛ يؤدي امتصاص الأشعة فوق البنفسجية بواسطة الأوزون إلى تسخين الستراتوسفير ويخلق انقلابها الحراري.
Clinical relevance
تمتص طبقة الأوزون الأشعة فوق البنفسجية الضارة بيولوجيًا، ويُعد تحديد كمية كيميائها الضوئية الأساس لفهم حالتها الطبيعية وضعفها تجاه الاستنزاف.
History
اقترح سيدني تشابمان النظرية الكيميائية الضوئية للأوزون في الستراتوسفير عام 1930، مقدمًا أول تفسير كمي لطبقة الأوزون والذي لا يزال يمثل نقطة البداية لكيمياء الستراتوسفير.
Key figures
- Sydney Chapman
- Guy Brasseur
Related topics
Seminal works
- chapman1930
- brasseur2005
Frequently asked questions
- ما هو الأكسجين الفردي؟
- الأكسجين الفردي هو العائلة الكيميائية التي تضم الأكسجين الذري والأوزون، ويتم التعامل معهما معًا لأنهما يتحولان بسرعة؛ تتغير وفرتهما الكلية فقط من خلال تفاعلات إنتاج وفقدان أبطأ.