دانلود مقاله لایه اوزون

نگاه اجمالی انسان کنجکاو همواره در جریان پیشرفت علوم مختلف از فضای بالای سر خود غافل نبوده ‌است.

و تلاش فوق‌العاده زیادی را جهت گشودن اسرار آن انجام داده‌است.

انواع ماهواره‌های فضایی ، سفینه‌های فضایی ، تلسکوپهای گوناگون از جمله ابزار و وسایلی هستند که در این راستا توسط انسان ایجاد شده‌اند.

فیزیک فضا یکی از این شاخه‌های علم فیزیک است که تا اندازه‌ای پاسخگوی هزاران سوال موجود در ذهن بشر در مورد فضا می‌باشد.

بخشی از فیزیک فضا که در آن اجرام آسمانی مورد مطالعه قرار می‌گیرد، مکانیک سماوی است.

در این بخش نیروهای موثر بر حرکت اجسامی نظیر سیارات ، ماهواره‌ها و پروپهای مصنوعی مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

قوانین کپلر در سال 1619 ، کپلر در مورد حرکت سیارات سه قانون اساسی خود را با استفاده از مشاهدات تیکو براهه بیان کرد.

قوانین کپلر که پایه و اساس قوانین نیوتن و مکانیک کلاسیک برای حرکت سیارات است، عبارتند از : حرکت سیارات به ‌دور خورشید در یک مدار بیضوی انجام می‌گیرد که خورشید در یکی از کانونهای آن بیضی قرار دارد.

مدار یک سیاره به ‌دور خورشید ، سطحی را تشکیل می‌دهد که این سطح جاروب شده توسط خط واصل بین سیاره و خورشید با زمان حرکت سیاره نسبت مستقیم دارد.

نسبت بین مربع دوره تناوب گردش هر سیاره و مکعب نصف محور بزرگ مدار بیضوی ، در مورد هر سیاره منظومه شمسی عدد یکسانی است.

فیزیک اتمسفر فیزیک فضا یک علم بسیار جدید است.

با وجود این یک تکنولوژی مهم سبب حل بسیاری از ناشناخته‌های قبلی بوده ‌است.

محیط ، فضایی از اندرکنش‌های زیادی مانند نیروی گرانشی ، ماگنتواستاتیک ، الکترواستاتیک ، الکترومغناطیس و ...

، نسبت به زمان تغییرات مهمی را نشان می‌دهد که طبیعت ترکیب و توزیع ماده ، دمای گاز بین ستاره‌ای را تغییر می‌دهد.

در فیزیک اتمسفر پارامترهای مهم معین در هر نقطه از اتمسفر مانند فشار ، چگالی ، دما ، میدان مغناطیسی زمین ، میدان الکتریکی ، تابش الکترومغناطیسی موجود در اتمسفر ، ذرات باردار و شهاب سنگها مورد مطالعه قرار می‌گیرند.

برهمکنش نور خورشید با اتمسفر انرژی تابش خورشیدی در مسیر فاصله خورشید تا زمین در اثر برخورد با گازهای موجود در اتمسفر زمین در فرایندهای مختلفی شرکت می‌کند.

در اثر این فرایندها قسمت اعظمی از تابش خورشیدی که برای انسان و موجودات زنده زیان ‌آور است، جذب می‌گردند.

تعدادی از این پدیده‌های برهمکنشی عبارتنداز: جذب تابش در اتمسفر: در اتمسفر زمین عناصری مانند اوزن ، اکسیژن ، ازت ، هلیوم ، گاز کربنیک ، هیدروژن و گازهای دیگر وجود دارد.

همچنین می‌دانیم که امواج الکترومغناطیسی از ذراتی به‌ نام فوتون تشکیل شده‌اند.

این فوتونها بعد از گسیل از خورشید توسط عناصر موجود در جو زمین تحت فرایندهای مختلف مانند پدیده فوتوالکتریک ، اثر کامپتون و ...

جذب می‌شوند.

پدیده یونش: در اثر برهمکنش فوتون با گازهای موجود در جو زمین ، این گازها یونیزه می‌شوند.

اتمهای یونیزه دوباره در اثر برخورد با الکترونهای موجود در اتمسفر در فرایند ترکیب مجدد شرکت می‌کنند.

این فرایندها همچنین در جو زمین انجام می‌شوند.

یکی از نتایج این فرایندها ایجاد پلاسما در اتمسفر می‌باشد.

تابش فیزیک امواج کوتاه خورشیدی اکنون تکنولوژی پژوهشهای فضایی توسعه یافته ‌است و اطلاعات غیر مستقیم تابش خورشیدی که موجب یونش می‌شوند، به حد کافی مورد مطالعه قرار گرفته است.

اطلاعات اولیه حاصل از پرتاب موشکها ، اشعه ایکس تابشی ناشی از خورشید ، ، خطوط طیفی لیمن ذره آلفا را نتیجه داده ‌است.

با دستگاههای مجهزتر می‌توان طیف فیزیک امواج کوتاه خورشید را عکسبرداری کرد و اثر فوتوالکتریکی را با موشکها مشاهده کرد.

پدیده‌های بارز فیزیک فضا فروغ آسمانی: آسمان شب سیاه کاملا تاریک نیست.

ستارگان ، سیارات ، نور منطقه البروجی و ماه هر کدام سطح زمین را روشن می‌کنند.

در عرضهای بالاتر شعله‌های شفق و سوسوزدن در سراسر آسمان وجود دارد و این پدیده‌ها بر حسب اقتضا در عرضهای متوسط زمین ظاهر می‌شوند.

اتمسفر سیاره در پی این اثرات تابش می‌کند، که این تابش را فروغ آسمانی می‌گویند.

شفق قطبی: در عرض‌های بالای زمین ، آسمان شب گاهی به صورت ناگهانی و به شکل متحرک روشن می‌شود که این درخشش‌ها را شفق قطبی می‌گویند.

این درخشش‌ها شفاف هستند و می‌توان ستارگان را از داخل آنها مشاهده کرد.

اغلب درخشندگی آنها به اندازه‌ای است که با نور آنها می‌توان نوشته‌ای را مطالعه کرد.

معمولا در � مقدمه لایه اوزون قسمتی از استراتوسفر است که حاوی گاز طبیعی اوزون O3 است.

اوزون توانایی جالب توجهی در جذب برخی از فرکانسهای اشعه فرابنفش دارد.

لایه اوزون زیاد چگال نیست.

اگر آنرا در تروپوسفر متراکم شود ضخامت آن تنها در حد چند میلیمتر می‌شود.

اوزون در جو زمین عموما توسط شکستن مولکول دو اتمی اکسیژن به دو اتم تنها بوسیله نور فرابنفش بوجود می‌آید.

اکسیژن تک اتمی با اکسیژن نشکسته ترکیب می‌شود و اوزون را بوجود می‌آورند.

مولکول اوزون ناپایدار است و هنگامی که نور فرابنفش به آن برخورد می‌کند به یک مولکول اکسیژن و یک اکسیژن اتمی شکسته می‌شود.

به این فرآیند مداوم واکنش زنجیره‌ای اوزون اکسیژن نامیده می‌شود.

بدین ترتیب لایه اوزون در استراتوسفر بوجود می‌آید.

تخریب لایه اوزون لایه اوزون می‌تواند در حضور کلر ، فلوئور و یا برم تخریب شود که عمدتا به آن سوراخ اوزون گفته می‌شود.

این عناصر در برخی ترکیبات پایدار بخصوص کلرو فلوئورو کربنها (CFC) که به استراتوسفر راه یافته‌اند یافت می‌شوند که بوسیله فعالیت نور فرابنفش روی آنها تجزیه می‌شوند.

گازهای نامبرده از هوا چگال‌ترند، به همین خاطر در سطح زمین پخش می‌شوند و تقریبا با اکثر مواد آلی واکنش می‌دهند.

کلر اتمی این توانایی را دارد که به مولاریته اوزون را به اندازه تقریبا100000 برابر کاهش بدهد.

تراکم اوزون اتمسفری در لایه اوزون توسط یک عامل مهم جهانی تغییر می‌کند و آن دلیل این است که لایه اوزون در نزدیکی استوا ضخیمتر و در نزدیکی قطبها نازکتر است.

ضخامت لایه‌های اوزون در نیمکره شمالی در سال تقریبا 4% کاهش می‌یابد.

حدود 4.6% از سطح زمین بوسیله لایه اوزون پوشیده نمی‌شود که به آنها سوراخ اوزونی گفته می‌شود.

سوئدیها در 23 ژانویه 1978 اولین مردمانی بودند که مصرف افشانه‌ها را به دلیل صدمه زدن به لایه اوزون ممنوع کردند.

در دوم آگوست 2003 دانشمندان اعلام کردند که فرسایش لایه اوزون به سبب ممنوعیت استفاده از کلرو فلوئورو کربنها در حال کاهش است.

چه کارخانه‌هایى بر روى اوزون تأثیر مى‌گذارند؟

کارخانجات مصرف کننده عمده گازهاى مخرب لایه اوزون در ایران ، عبارتند از: صنایع برودتى و سردکننده‌ها و سازندگان یخچالها و فریزرهاى خانگى ، صنعتى و تجارى ، صنایع ابر و اسفنج سازى ، بخش دفع آفات کشاورزى و سیستمهاى تهویه مطبوع ، کپسولهاى اطفاى حریق ، حلال اسپریهاى پاک کننده قطعات الکترونیکى و در ساخت کولر اتومبیلها.

ضرورت حفاظت از لایه اوزون اگر لایه اوزون از بین برود، زندگی از کره زمین رخت بر خواهد بست.

با از بین رفتن لایه حیاتی اوزون ، نسل بشری ، پوشش گیاهی و حیات جانوری در مدت کوتاهی به صورت اسفباری منقرض خواهد گردید.

در حال حاضر که این لایه آسیب دیده است، تشعشعات ماورای بنفش که به زمین می‌رسد شدت یافته و این مسأله باعث ایجاد سرطانهای پوست ، تضعیف مکانیزم دفاعی و ایمنی بدن انسان و همچنین ایجاد آب مروارید گردیده است.

علاوه بر آن به علت آسیب دیدن لایه اوزون کل نظام زیست محیطی (اکوسیستم) در سراسر پهنه گیتی دچار ناهماهنگی و عدم توازن جدی و فزاینده شده است.

پیامدهای ناشی از تخریب لایه اوزون تخریب و سوراخ شدن لایه اوزون باعث عبور غیر قابل کنترل تابش فرابنفش خورشیدی می‌شود که سبب افزایش دمای زمین و ذوب یخهای قطبی و افزایش آب دریاها شده که در نهایت به زیر آب رفتن خشکیها می‌انجامد و نیز موجب سوختگی پوست ، ابتلا به سرطان پوست و بیماریهای چشمی ، همچنین وارد آمدن خسارت عمده به جانوران و گیاهان می‌شود و بالاخره باعث انقراض زندگی تمام موجودات می‌شود.

کارهاى حفاظتى که مردم باید انجام دهند چیست؟

کارهاى حفاظتى در برابر تابش فرابنفش خورشید، که مردم بایستى انجام دهند عبارتند از: استفاده از عینکهاى آفتابى ضد اشعه B-UV بخصوص براى کسانى که به جهت شغلى مجبورند مدت زیادى را در تماس با تابش خورشید باشند.

استفاده از کلاههاى لبه دار بزرگ جهت محافظت از پوست صورت و گردن در برابر تابش استفاده از پوشش کامل بخصوص دستها در برابر تابش بیشترین شدت تابش UV-B در اواسط روزهاى (۱۱ صبح الى ۲ بعد از ظهر) فصل تابستان به سطح زمین مى‌رسد، لذا بهتر است در این ساعات کمتر در معرض تابش قرار گیریم.

لایه اوزون در قسمت شمالی زمین در سال 1980میلادی بین 15 تا20 درصد کاهش پیدا کرده است.

برای رفع این مشکل جمعی از بهترین متخصصان زمین شناسی هر سال برای تحقیق و جستجو دور یکدیگر جمع می‌شوند.

در سال 1992 پروکتیل مونترال درباره لایه اوزون مطالعه و تحقیقی داشت که فهمید بزرگ شدن سوراخ لایه اوزون بستگی به آلودگی هوا و تولید مواد سمّی دارد.

در همان سال سازمان ملل متحد و حفاظت از محیط زیست برنامه‌ای را طرّاحی کرد که این برنامه جهت محافظت و حمایت از محیط زیست و مخصوصا لایه اوزون به نام برنامه UNEP طراحی کرد، که این برنامه جهت جلوگیری از تولید مواد سمّی و مواد شیمیایی آلوده کننده است.

مولکولهای اکسیژن (O2) به اکسیژن اتمیک (O) تبدیل می‌شوند.

اکسیژن اتمیک به سرعت با مو لکولهای بیشتری ترکیب شده و به شکل اوزون می‌شود.

آن پوشش حرارتی که در سطح بالا رشد کرده و سلامتی لایه اوزون را به خطر انداخته است و این مورد باعث شده است که اگر استراتوسفر نباشد ما نتوانیم بدون آن زنده بمانیم.

لایه گم شده منطقه تیره در وسط این تصویر ماهواره‌ای منطقه وسیعی از لایه بسیار نازک شده اوزن در بالای قطب جنوب را نشان می‌دهد.

بالای استراتوسفر مقداری از آلودگی مضّر اشعه فرا بنفش را و همچنین تشعشعاتی از خورشید (امواج بین 320 تا 240) را که باعث می‌شود لایه اوزون آسیب ببیند و همچنین جان گیاهان به خطر بیفتد را جذب می‌کند.

اشعه فرا بنفش با تابیدن نور مولکولهای اوزون را می‌شکافد، ولی اوزون می‌تواند تغییر شکل بدهد و عکس العمل زیر از آن حاصل می‌شود: O2 + O --------> O3 --------> O + O2 همچنین اوزون در اثر عکس العمل زیر نابود می‌شود: O3 + O -------> O2 + O2 عکس العمل دوم با افزایش پیدا کردن ارتفاع آهسته انجام می‌شود امّا عکس العمل سوم سریعتر انجام می‌شود.

در بین همکاری عکس العملها تمرکز اوزون در حال تعادل است.

در بالای اتمسفر اکسیژن اتمیک هنگامی که اشعه فرا بنفش در سطح بالایی است، پیدا می‌شود.

در اثر حرکت استراتوسفر هوای متراکمتری بدست می‌آید و جذب اشعه فرا بنفش افزایش می‌یابد و سطح اوزون به حد اکثر و تخمینا" km20 می‌رسد.

همراه با تئوری کمپمن یک مشکل نیز وجود داشت که این مشکل در سال 1960 تشخیص داده شد وحقیقت این بود که اوزون به وسیله عکس العمل 4 آهسته حرکت می کرد و دیده نمی شود.

گرم شدن زمین ترمیم حفره اوزون را به تعویق می اندازد دانشمندان هشدار داده اند :پدیده گرم شدن زمین می تواند تلاشها برای ترمیم حفره اوزون را که قرار بود تا سال 2050 انجام گیرد،حدود30سال به تعویق اندازد .این مو ضوع به رقم پیشرفتهایی است که با از رده خارج کردن مواد شیمیایی مخرّب اوزون انجام شده است.

طبق گزارشی کاهش فراوانی در مصرف گازهای ساخته دست انسان بنام کلروفلورو کربن پدید آمده است.

اینها گازهایی هستند که لایه محافظ زمین را می‌خورند.

به گفته دانشمندان اگر کشورها مصمم به دنبال نمودن این روند باشند ، حفره داخل لایه اوزون به آغاز به جمع شدن و کوچک شدن خواهد نمود تا اینکه ظرف 50 سال ترمیم خواهد شد.

این جمع بندی و نتیجه گیری توسط مجمع بررسی فرآیندهای استراتوسفر و نقش آن در آب و هوا SPARC به عمل آمد.

این مجمع از صدها کارشناس اقلیمی که دسامبر سال 1999در آرژانتین گرد هم آمدند و در سایه توجهات سازمان هواشناسی جهانی تشکیل جلسه دادند، شکل گرفته است.

این دانشمندان هشدار دادند: حتّی اگر کاهش مصرف گازهای CFC برآورده شود، پدیده گرم شدن زمین _که نتیجه تولید گازهای گلخانه‌ای با وجود کربن به عنوان عنصر اصلی آن است و از سوختهای سنگواره‌ای بدست می‌آید_ می‌تواند محلت ترمیم حفره اوزون را چند دهه به تعویق اندازد.

به عنوان یک تناقض ، گرم شدن زمین ، جو را در نزدیکی سطح زمین حرارت می‌دهد اما لایه پایینی استراتوسفر یعنی جایی را که اوزون قرار دارد همچنان سرد نگه می‌دارد.

این دماهای پایین بویژه درزمستان مسبب جمع شدن ابرهای استراتوسفر در نواحی قطبی می‌شود .

این پدیده آغازگر واکنشهای نابود کننده اوزون توسط مولکولهای کلری است که توسط کلروفلورو کربنها آزاد می‌شوند.

پیش بینیهای دایر بر اینکه حفره اوزون که بالای قطب جنوب قرار دارد، به زودی کوچک خواهد شد با آخرین اطلاعات مغایرت دارد که نشان می‌دهد این حفره در حال گسترش است و بطور بی‌سابقه‌ای در چند سال اخیر بزرگ شده است.

عکس العمل دوم با افزایش پیدا کردن ارتفاع آهسته انجام می‌شود امّا عکس العمل سوم سریعتر انجام می‌شود.

تاریخچه سوراخ شدن لایه اوزون ابتدا جریان تأسف بار سوراخ شدن لایه اوزون در لایه زیر استراتوسفر در بالای منطقه انتارکتیکا اولین بار در دهه هفتاد (1970 تا 1979) توسط یک گروه تحقیقاتی به نام BAS کشف شد.

این گروه در مورد اتمسفر بالای منطقه انتارکتیکا از یک ایستگاه تحقیقاتی که بسیار شبیه این عکس می‌باشد مشاهده می‌گردند (اطلاعات ایستگاه تحقیقاتی هالی و ایستگاه تحقیقاتی BAS).

فالکر اولین بار در حالی تحقیقات را انجام داد که اندازه گیری اولیه در سال 1985 برای اولین بار سوراخ شدن لایه اوزون آنچنان نگران کننده بود که دانشمندان تصور می‌کردند که دستگاهای اندازه گیری خراب است.

آنها دستگاه‌های دیگری جانشین آن دستگاهها کردند تا آنکه نتایج بدست آمده اندازه گیریهای اولیه را تأیید کرد.

چند ماه بعد که سوراخ شدن لایه اوزون قابل مشاهده بود (پس از مشاهده سوراخ شدن لایه اوزون تحقیقات قبلی تایید شد)، از طرف دیگر اطلاعات ماهواره TOMS سوراخ شدن لایه اوزون را نشان نمی‌داد، بدین دلیل که نرم افزارهایی که اطلاعاتی در مورد لایه اوزون می‌داند به صورتی برنامه ریزی شده بود که لا یه اوزون در منطقه کوچکی مورد بررسی قرار می‌گرفت.

در بررسیهای بعدی اطلاعاتی بدست آمد (هنگامی که نتایج گروه BAS منتشر نشد) مورد تأیید قرار گرفت و بیانگر این مطلب بود که سوراخ شدن لایه اوزون بطور سریع و در مقیاس بزرگی بر بالای منطقه انتارکتیکا انجام می‌شود.

اوزون لایه‌ای را در استراتوسفر تشکیل می‌دهد که منطقه استوا باریکتر و در دو قطب پهنتر است.

میزان اوزون در بالای سطح کره زمین بوسیله مقیاسی به نام DU Dobson units اندازه گیری می‌شود که این میزان در منطقه استوایی در حدود 260DU است و به میزان بیشتری در جاهای دیگر است.

این در حالی است تغییرات فصلی بسیار وسیعی اتفاق افتاده و شکل می‌گیرد و اشعه ماورای بنفش در لایه استراتوسفر نفوذ می‌کند یا آنرا می‌شکافد.

دید کلی بر اساس تحقیقات دانشمندان لایه اوزون بر فراز قطب جنوب ، در میانه دهه 60 تا حد زیادی رقیق شده است.

دانشمندان میزان مواد "محافظ در برابر نور" را که گیاهان را از آسیب نور مصون می‌دارند، اندازه گیری کرده‌اند.

مطالعه این مواد راه تازه‌ای را برای بازسازی چگونگی نوسان اوزون موجود در استراتوسفر پدید آورده است.

این کار ممکن است مشخص کند که آیا رقیق شدن لایه اوزون فرآیندی دوره‌ای است و آیا کلرو فلئورو کربنها ، تنها عاملی هستند که سبب ایجاد حفره در لایه اوزون می‌شوند یا نه؟

لایه اوزون چیست؟

لایه اوزون لایه محافظ حساسی از گاز طبیعی O3 است که در استراتوسفر (حدود 25 الی 40 کیلومتری سطح زمین) یافت می‌شود.

این گاز نجات بخش با جذب و کاهش اثرات مخرب امواج پر انرژی ماورای بنفش خورشید همانند صافی کره زمین را از اثرات تخریبی امواج آسیب‌زا مصون و محفوظ نگه می‌دارد.

اوزون (Ozone) گازی است به فرمول O3 که مولکولهای آن از پیوند یافتن سه اتم اکسیژن با یکدیگر تشکیل شده‌است.

ساختار لایه اوزون کنت مارکهام ، شیمیدانی در سازمان تحقیقات علمی و صنعتی نیوزلند نمونه‌هایی از نوع خزه را مورد تجزیه و تحلیل قرار داد که نام علمی‌اش بریوم آرژانتئوم است.

این نمونه‌ها از منطقه دریایی راس جمع آوری و طی سالهای 1957 تا 1989 نگهداری شده‌اند.

مارکهام در جستجوی ترکیباتی به نام فلاوونوئید بود که رنگدانه‌های گیاهی هستند.

پژوهشهای اخیر نشان داده‌اند که فلاوونوئید دارای یک خاصیت مهم یعنی "محافظت در برابر نور" است.

این ترکیب هنگامی در گیاهان پدید می‌آید که بویژه در معرض تابش پر انرژی نور فرا بنفش قرار می‌گیرند، یعنی در معرض گستره‌ای از طول موجهایی که غالباً بر اثر رقیق شدن لایه اوزون (استراتوسفر) تأثیرشان شدیدتر می‌شود.

فلاوونوئیدها در برابر اندک افزایشی در تابش نور فرابنفش بسیار حساس‌اند.

بنابراین ، غلظت آنها با میزان نور فرابنفش به صورت خطی تغییر می‌یابد، بدین معنی که دو برابر شدن غلظت نور فرابنفش باعث دو برابر شدن غلظت فلاوونوئید می‌شود.

کنت مارکهام مقدار فلاوونوئید را در نمونه‌های خزه‌ای که در اختیار داشت، اندازه‌ گیری کرد.

نتیجه‌های بدست آمده وجود حفره اوزون را که در دهه 80 اعلام شده بود، تأیید کردند.

آنگاه مارکهام ، مقدار اوزون رسیده به زمین بین سالهای 1964 و 1986 را در قطب جنوب اندازه‌ گیری کرد.

او این اندازه‌ گیری را با مقدار فلاوونوئید نمودار خود در همان مدت مقایسه کرد و بدین نتیجه رسید که این مقدارها تقریباً تصویر آینه‌ای یکدیگرند.

فلاوونوئیدها ، ترکیباتی هستند که گیاهان را از آسیب نور خورشید محفوظ می‌دارند.

غلظت آنها در خزه ، هنگامی که اوزون رقیق باشد، زیاد و هنگامی که اوزون به مقدار کافی باشد کم است.

بنابر نظریه مارکهام ، حتی مقدار زیاد و غیر منتظره تابش نور فرابنفش در میانه دهه 60 ، که داده‌های مربوط به فلاوونوئیدها نشان می‌دادند، به صورت کاهش میزان اوزون و در همان موقع مشاهده می‌شود.

در حال حاضر که این لایه آسیب دیده است، تشعشعات ماورای بنفش که به زمین می‌رسد شدت یافته و این مسئله باعث ایجاد سرطانهای پوست ، تضعیف مکانیزم دفاعی و ایمنی بدن انسان و همچنین ایجاد آب مروارید گردیده است.

عوامل مخرب لایه اوزون عوامل کلیدی مؤثر در رقیق شدن اوزون عبارتند از : آزمایش بمبهای اتمی در جو زمین ، و شار اندک ذراتی از خورشید (که با میانه دوره 11 ساله لکه‌های خورشیدی متناظر است) ، نوسان شبه دو ساله فورانهای آتشفشان ، مصرف متوالی کلرو فلوئورو کربن (این گازها در حکم حلال در انواع افشانه‌ها به کار می‌روند تحت نام کلی CFC (سی اف سی) معروفند که نمونه آنها گاز فرئون (Freon) یخچالهاست.) در انواع افشانه‌های آرایشی و بسیاری از صنایع شیمیایی.

چگونگی جلوگیری از بحران لایه اوزون تحلیل میزان فلاوونوئیدها ممکن است اطلاعاتی راجع به مقدار اوزون در مناطق مختلف قطب جنوب و جاهای دیگر بدست دهد.

بنابر نظر مارکهام "وجود این گیاهان نوعی امیدواری را برای نگاه کردن به پیش از سال 1956 در پی یافتن نشانه‌های رقیق شدن در اوزون و نیز برای پاسخ دادن به این پرسش پدید می‌آورد که آیا رقیق شدن لایه اوزون در میانه دهه 60 در سایر منطقه‌های قطب جنوب واقع شده است یا نه ." اگر چنین باشد، ما باید در این باره که چرا چنین وقایعی روی داده است، تجدید نظر کنیم.

شاید هم نظریه کلرو فلئورو کربن بیش از حد مبتنی بر ساده اندیشی باشد.

هفت شگفتی عظیم در جهان فیزیک کورش ضیابری ترجمه: سید ایمان ضیابری هفت شگفتی عظیم در جهان فیزیک ما به جایی رسیده‌ایم که که بدون حل کردن برخی از مشکلات و مسایل فیزیک، نمی‌توانیم در مورد حقایق و پدیده‌های جالب و شگفت‌انگیز دیگر فیزیکی، اطلاعات بیشتری کسب کنیم.

برای درک مفاهیمی مثل خاستگاه و بنیاد جهان هستی، سرنوشت نهایی سیاهچاله‌های فضایی یا امکان سفر در زمان، نیاز داریم که بدانیم جهان هستی چگونه ادامه‌ی حیات می‌دهد.

۱) جهان هستی چگونه برپاست؟

ما به جایی رسیده‌ایم که که بدون حل کردن برخی از مشکلات و مسایل فیزیک، نمی‌توانیم در مورد حقایق و پدیده‌های جالب و شگفت‌انگیز دیگر فیزیکی، اطلاعات بیشتری کسب کنیم.

هم‌اکنون یک ایده‌ی خوب در ذهن ما هست که می‌تواند منتج به کشف حقیقت و بنیاد هستی شود.

علم فیزیک در قرن بیستم بر پایه‌ی انقلابهای دوگانه‌ی مکانیک کوانتومی (تئوری ماهیت جسم) و نظریه‌ی معروف اینشتین در مورد فضا، زمان و جاذبه معروف به نسبیت، بنا شده است.

اما وقتی شما به دو تعریف نهایی از واقعیت دست پیدا می‌کنید زمانی که تنها یک واقعیت را موجود می‌بینید، این راضی‌کننده نیست.

تلاش برای یگانه‌سازی این دو تئوری، موانع تکنیکی فنی و مفهومی وحشتناکی را بر سر راه بهترین نظریه‌پردازان فیزیک در طول دهه‌های گذشته قرار داده و آنان را به چالش کشیده است.

برای مثال از آنجایی که جاذبه، خودش را به عنوان یک عامل ایجاد انحراف در فضای چهاربعدی زمان-مکان معرفی می‌کند، پذیرش نظریه‌ی کوانتومی در مورد جاذبه ایجاد مشکل می‌کند.

از یک جهت، این به معنای پذیرش شک و تردید هایزن‌برگ در مورد فرضیات موجود راجع به زمان – مکان به شکل فی‌نفسه است که قطعاً مشکل‌ساز خواهد بود.

اما ممکن است این تردیدها، یک معنای دیگر هم داشته باشند و آن به معنای وجود یک مشکل در رابطه با گرایش و رویکرد ما نسبت به قضیه است.

شاید ما نباید مفهوم جاذبه را به تنهایی بررسی کنیم.

اکثر تلاشهایی که برای یکسان‌سازی نظریات موجود در مورد جاذبه انجام شدند، خود منجر به این گشتند که تعریف کیفیت و کمیت جاذبه، وارد یک بحث و میدان جدید شود که به ناچار همه‌ی نیروهای طبیعت مانند همه‌ی اجزای زیراتمی را به یک چارچوب تئوریک محدود می‌کند.

این ایده‌یی است که برخی از فیزیک‌دانها آن را "تئوری همه‌چیز" می‌خوانند.

نظریه‌ی جدیدی که در حال حاضر مطرح می‌شود، نظریه‌ی "فرا-رشته‌یی" است که به وجود حلقه‌های کوچک و ریز رشته‌یی اتمی به عنوان سازنده‌ی همه‌ی مواد حکم می‌دهد.

فرضیه‌ی دیگری که وجود دارد و به تئوری ام مشهور است هنوز کمی پیچیده و مبهم به نظر می‌رسد و می‌تواند به عنوان لایه‌یی که در ابعاد وسیعتر فضایی حرکت دارد، تصویر شد.

اما مرحله و روند پیشرفت در این نظریه‌ها در بهترین حالت، اینگونه جمع‌بندی می‌شود که هیچ کس دقیقاً به یاد نمی‌آورد وجود حرف "M” در نظریه‌ی ام، دقیقاً به چه دلیلی است و چه واژه‌یی را تداعی می‌کند.

راه درازی در پیش است...

۲) آیا "ضدجاذبه‌"ی اینشتین واقعاً یک اشتباه بود؟

اینشتین، ضدجاذبه را بزرگترین اشتباه خود می‌شمارد.

اما به نظر می‌رسد که او با اضافه کردن یک نظریه‌ی ضدجاذبه به فرضیه‌ی نسبیت خود که آن را شرط فلسفه‌ی انتظام گیتی می‌خوانند، کار درستی انجام داده است.

این شرط اضافه در فرضیه‌ی نسبیت، به فضا یک خاصیت تدافعی نسبت می‌دهد به این معنا که فضا خودش را دفع می‌کند، گسترده‌تر می‌شود و هرچه سریعتر این روند افزایش گستردگی ادامه می‌یابد.

اینشتین این عامل به ظاهر بی‌ارزش را اضافه کرد چرا که تصور می‌شد جهان هستی ثابت است و بی‌حرکت.

در نتیجه نیاز بود تا نیرویی وجود داشته باشد و قدرت کشش جاذبه‌یی زمین را بالانس و دچار تعادل کند که مواد موجود بر روی زمین، کوچک و کوچکتر نشوند.

اما در دهه‌ی ۱۹۲۰، ادوین هابل کشف کرد که جهان هستی خود به خود در حال گسترش و افزایش است.

در نتیجه اینشتین نیز نظریه‌ی "تعادل انتظامی گیتی" را به دلیل ترس، پس گرفت!

اما به نظر می‌رسد این ایده نباید محو شود.

نظریه‌ی کوانتومی میدانها، ثابت می‌کند که حتی فضاهای خالی نیز با انرژی زیاد در حال طغیان و جنب و جوش هستند.

در واقع همان تاثیر جاذبه‌یی g=۱۰ که نظریه‌ی ضدجاذبه‌ی اینشتین را توصیف می‌کند.

این نظریه در مورد قدرت دافعه‌ (که در مقابل جاذبه مطرح می‌شود) مقداری گنگ و مبهم است اما به آن یک ارزش تخمینی می‌دهد.

تقریباً 10 سال پیش، فضانوردان متوجه شدند که سرعت گسترش ابعاد جهان هستی در حال افزایش است و در نتیجه نظریات آزمایش خود در مورد نیروی ضدجاذبه را مطرح کردند.

در عین ناباوری و سرگردانی فیزیکدانها هم این فضانوردان، قدرت ضدجاذبه را شامل ۱۲۰ نیرو دانستند که ۱۰ بار از مقدار پیش‌بینی‌شده‌ی قبلی کوچکتر است.

این نتیجه، بسیار گمراه‌کننده و عجیب است.

اگر تعادل برقرار شده میان جاذبه و دافعه، مقداری برابر با صفر بود، در نتیجه یکی از قوانین عمیق و مهم طبیعی در موردش صدق می‌کرد اما یک عدد غیرصفر که تازه با تئوری ابتدایی نیز غیرقابل مقایسه شناخته شده را نمی‌شود تعبیر کرد.

برای وخیم‌تر کردن شرایط، کیهان‌شناسان به ایده‌یی علاقه‌مند شدند که نیروی دافعه‌ی بسیار قوی و بزرگی در اولین مرحله‌ی تفکیک پس از انفجار بزرگ یا Big Bang را مطرح می‌کند چرا که این نظریه، سناریوی جذاب و محبوب مربوط به زمین غیرمسطح و در حال افزایش حجم را تایید می‌کند.

با توجه به این تئوری، جهان هستی پس از تولد و شکل‌گیری، با سرعتی غیرقابل باور توسط یک عامل قدرتمند و عظیم، تغییر حجم داد و این نیرو را قدرت ضدجاذبه یا دافعه ایجاد نمود.

در نتیجه اگر بخواهیم دلیل و برهانی بر این افزایش حجم سریع و روزافزون بیابیم، به نظریه‌یی نیاز داریم که توضیح دهد چرا ضدجاذبه در ابتدا بسیار قوی و شدید بود، سپس با شتاب و سرعت کاهش مقدار پیدا کرد و سپس به مقداری در حوالی صفر رسید.

به عبارت دیگر، ما می‌خواهیم بدانیم که چرا نیروی ضدجاذبه، تقریباً در اولین فازهای شکل‌گیری جهان هستی حذف و محو شد اما به طور کلی از بین نرفت؟

یک احتمال این است که نیرو بر اثر گذشت زمان، محو می‌شود.

احتمال دیگر می‌تواند این باشد که نیرو در فضا تغییر می‌کند و در نتیجه ممکن است از ورای دوربین تلسکوپهای ما، همه چیز بسیار بزرگتر از آنچه هستند نشان داده شوند.

اگر اینگونه است، در نتیجه هر جسمی در آن منطقه، با سرعت در کهکشانها و ستاره‌های دیگر پخش و متلاشی می‌شد و در نتیجه اصلاً هیچ ناظری نمی‌توانست حضور داشته باشد تا نیرو را اندازه بگیرد.

آنچه که ما نیاز داریم، یک تئوری است که قدرت نیروی دافعه یا ضدجاذبه را به اندازه‌ی بخشی از قدرت همه‌ی نیروهای موجود در طبیعت برای ما تعریف کند.

متاسفانه به نظر نمی‌رسد که تئوریهای موجود مثل تئوری فرارشته‌یی یا تئوری "ام"، این میزان خاص را مشخص کنند و مقدار کمی که باقی می‌ماند هم همچنان ناشناخته و اسرارآمیز خواهد بود.

در نتیجه باید دوباره به سوال یک رجوع کنیم!

۳) چرا ما در سه بعد زندگی می‌کنیم؟

آیا اینکه زمین ما سه بعد دارد، اتفاقی است یا باید برایش دنبال یک تعبیر عمیقتر گشت؟

بعضی از تئوریسین‌ها معتقدند که فضای به وجودآمده بر اثر انفجار بزرگ، تنها به صورت اتفاقی از سه بعد تشکیل گشت و ممکن است قسمتهای دیگری از جهان هستی وجود داشته باشند که ابعادشان متفاوت باشد.

مثلاً هیچ دلیل منطقی نمی‌توان یافت برای پاسخ به این سوال که چرا مثلاً جهان هستی فقط دو بعد ندارد.

چندصد سال پیش، ادوین آبوت اثری به نام "زمین مسطح" نوشت که در آن جهانی دوبعدی را تصویر کرد.

جهانی که در آن اجسام و موجودات حیات خود را تنها بر روی "سطح" ادامه می‌دادند.

اما فیزیک جهان دوبعدی با فیزیک جهان ما بسیار متفاوت خواهد بود.

برای مثال در فضای دو بعدی، امواج به شفافیت انتشار در فضای سه بعدی، پخش نمی‌شوند و باعث ایجاد انواع مشکلات در سیگنال‌رسانی و انتقال اطلاعات می‌گردند.

و نیز از آنجایی که زندگی آگاهانه، به فرآیند انتقال درست و صحیح اطلاعات بستگی دارد، در نتیجه این تفاوتها کافی خواهند بود برای اینکه مشاهدات ما را تنها در حد مناطقی ناشناخته محدود نگاه دارند.

تصور کردن فراتر از سه بعد نیز مشکلات مختلفی به همراه خواهد داشت.

در چنین حالتی، سیستمهای نجومی و سیاره‌یی غیرممکن می‌شوند چرا که عکس قانون جاذبه یعنی قانون قدرتهای افزایشی به وجود خواهد آمد.

در نتیجه به نظر می‌رسد که جهان سه بعدی تنها جهانی است که وجود دارد و فیزیکدانها می‌توانند درباره‌اش بنویسند.

اما نکات ریزی وجود دارد که باعث می‌شود این فرضیه با شک و تردید همراه باشد.

شاید فضا سه بعدی نیست و تنها اینگونه برای ما نشان داده می‌شود.

شاید فضا ۹ یا ۱۰ بعد دارد و حتی ابعاد بیشتر!

برخی از تئوریهایی که قصد یکپارچه‌سازی نیروهای طبیعت را دارند مانند فرضیه‌ی فرا-رشته‌یی، امکان وجود تعداد ابعاد بیشتری نسبت به آنچه که ما می‌بینیم را رد نمی‌کنند.

دلیلشان نیز این است که بسیاری از معادلاتی که برای توصیف وضعیت موجود به کار می‌روند، با در نظر گرفتن تعداد بیشتر ابعاد، نتایج بهتری می‌دهند!

در نتیجه نمی‌توان آن را کاملاً بی‌معنی دانست.

ابعاد اضافی فضا، سابقه‌ی حل بسیاری از مشکلات و مسایل حل‌ناشدنی فیزیک را دارند.

برای مثال اینشتین برای توصیف کردن جاذبه، به یک بعد اضافی نیاز داشت و آن، زمان بود.

و تئودور کالوتزا نیز یک بعد به سه بعد اثبات شده اضافه کرد چرا که می‌خواست نظریات جاذبه را با فرضیات ماکس‌ول در مورد الکترومغناطیس، همگون سازد.

مطمئناً ما نمی‌توانیم بعد چهارم را ببینیم اما این هم احتمالاً یک دلیل دارد.

این بعدهای اضافه، می‌توانند بسیار کوچک و فشرده شوند.

یک لوله‌ی پلیمری آب را از دور در نظر بگیرید.

مانند یک خط دراز و معوج به نظر می‌رسد.

از یک بعد نزدیکتر آن را نگاه کنید.

به شکل تیوب یا لوله دیده می‌شود.

اما آنچه که در حقیقت این لوله را می‌سازد، یک سطح دایره‌یی شکل کوچک است که دور محیط لوله چرخیده است.

به طور مشابه، بعد چهارم نیز می‌تواند چنین لوله‌یی باشد که دور فضای سه‌بعدی می‌چرخد اما آنقدر کوچک است که دیده نمی‌شود.

در نتیجه تصور کردن ابعاد بسیار زیادتری که اینگونه در فضا پنهان‌ شده‌اند، به راحتی ممکن است.

اما متاسفانه نظریه‌ی فرا-رشته‌یی هنوز دقیقاً سه بعد گشوده‌شده را تایید نمی‌کند در نتیجه برای تصور ما نسبت به جهان هستی هم تعریف درستی نمی‌توان ارایه داد.

اما برای تصور کردن یک بعد جدید، راههای دیگری هم هست.

فرض کنید نیروهای فیزیکی بتوانند نور و جسم را به یک صفحه‌ی سه‌بعدی مسطح یا ورقی‌شکل تقلیل دهند و محدود کنند در حالی که به برخی پدیده‌های دیگر فیزیکی اجازه می‌دهند تا وارد بعد چهارم شوند.

ساکن شدن سطوح دو بعدی به جای اجسام سه‌بعدی در فضاهای مشخص باعث می‌شود تا هر جسم و پدیده‌یی به شکل طرح و نقشه‌اش نشان داده شود.

مثلاً ما یک توپ کره‌یی شکل را به صورت دایره ببینیم!

به طریق مشابه، ممکن است ادعا شود که ما در حال حاضر تنها تصویری سه بعدی از اجسام و مفاهیمی را می‌بینیم که در واقع چهاربعدی هستند.

اما فضای "سه لایه‌یی" ما می‌تواند تنها در چهار بعد نیز محدود نشود.

لایه‌های قابل کشف دیگری نیز می‌توانند وجود داشته باشند که در فضای چهاربعدی حضور دارند.

اثبات این فرضیه، انجام آزمایشهایی تازه را می‌طلبد که وجود بعد چهارم را نیز به ما نشان دهد.

اما این نظریه وجود دارد که برخورد لایه‌های چندبعدی در مقیاسهای این‌چنینی می‌تواند به تکرار شدن "انفجار بزرگ" منجر گردد در نتیجه حضور ما بر روی کره‌ی زمین شاید اصلاً موید همین مطلب باشد که فضا واقعاً سه‌بعدی نیست!