·       اثر گلخانه ای (Greenhouse Effect)

 

اثر گلخانه ای شامل به دام انداختن وبرگرداندن تابش گرمائی(مادون قرمز) به سطح زمین توسط گازهای گلخانه ای است واگر اثر گلخانه ای نبود حدود 10 تا 15 درجه سانتیگراد از دمای كره زمین در طول شب كاسته می شد و به این ترتیب شبهای بسیار سردی در انتظار ما بود. اما مكانیسم این فرآیند چگونه است؟

درقسمت زیر سعی میشود قدری بیشتر راجع به برهمكنش نور خورشید با سطح زمین بحث شود.

 

• تابش خورشیدی (Solar Radiation )

خورشید مقدار زیادی انرژی تابشی كه شامل طیف وسیعی از امواج الكترو مغناطیس میشود را آزاد می كند این تابش میتواند برهمكنش وسیعی با گازهای تشكیل دهنده اتمسفرزمین وتركیبات سطح آن داشته باشد.

می دانیم كه جذب انرژی توسط ذرات كوانتیده است یعنی اتمها تنها مقادیر خاصی از انرژی را جذب كرده با آن بر همكنش نشان می دهند در شكل زیر تاثیر قسمتهای مختلف طیف الكترو مغناطیس روی اتمها یا مولكولها نشان داده شده است:

-----------------------------------------------------------------------------

ناحیه طیف                                               انتقالات انرژی

اشعه x                                                    شكستن پیوندها

 

فرا بنفش ومرئی                                 انتقالات الكترونی

 

فرو سرخ                                          ارتعاشی(كششی وخمشی)

 

مایكروویو                                                  چرخشی

 

فركانسهای رادیو ای                             اسپین هسته ایnmr) )

 

واسپین الكترونی  (esr )

 

---------------------------------------------------------------------------- 

بیشترین منطقه تابش خورشید در ناحیه نور مرئی ونزدیك به آ ن می باشد.حدود 43درصد ازاین تابش درناحیه طول موج 400 تا 700 نانومتررا شامل می شود.وتنها 7تا 8درصد تابش در ناحیه طول موج كوتاه است اما همین مقدار

نیز تاثیر بسیار مهمی دارد زیرا شامل فوتونهای پر انرژی است 49 تا 50 درصد باقی مانده از تابش خورشید نیزشامل منطقه وسیعی از طول موجهای

بلندتر از نور مرئی می شود:

 

                   

 

تركیبات موجود در اتمسفر زمین قسمت وسیعی از طول موج فرا بنفش وهمچنین مادون قرمز را جذب كرده ومانع ورود آنها به سطح زمین می شوند اما اتمسفر نسبت به نور مرئی شفاف است وآن را عبو ر داده به سح زمین می رسد.

این تابش پس از رسیدن به سطح زمین مطابق شكل زیر به قسمتهای مختلفی تقسیم می شود:

 

               

                          

قسمتی از این تابش كه توسط اقیانوسها – خشكی ها ونباتات جذب می شود باعث گرم شدن انها شده وسپس بصورت تابش با طول موج بلندتر از ناحیه نور مرئی نزدیك به ناحیه فرو سرخ باز تابیده میشود.

·       گازهای گلخانه ای کدامند؟

مانند انواع دیگر جذب انرژی موقعی که مولکولها اشعه فرو سرخ را جذب می کنند به حالت انرژی بالاتر بر انگیخته می شوندجذب تابش فرو سرخ نیز مانند هر فرآیند دیگر یک فرآیند کوآنتایی می باشدبه این صورت که فقط فرکانسهای خاصی از تابش توسط مولکولها جذب می شونداین جذب انرژی باعث ارتعاشهای کششی وخمشی درپیوندهای کووالانسی مولکولها می شوند.

 

                   

 

نکته مهم اینجاست که تمام پیوندهای موجود در یک مولکول قادر به جذب انرژی نیستندحتی اگر فرکانس اشعه کاملا با فرکانس حرکت تطبیق داشته باشد.فقط پیوندهایی که دارای گشتاور دو قطبی (Dipole Moment ( باشند قادر به جذب اشعه فرو سرخ هستند. بنا بر این مولکولهای N2و O2که حدود نود نه درصد حجم هوا را تشکیل می دهند جذب نداشته ودر نتیجه اثر گلخانه ای ندارد وتنها مولکولهایی مثل CO2و CH4و H2OوNO2 وبرخی گازهای دیگرمثل O3 وCFC ها قادر به جذب انرژی به صورت فرکانسهای ارتعاشی کششی وخمشی خواهند بود ودر نتیجه در ایجاد اثر گلخانه ای موثر هستند که از این میان سهم گاز CO2 بخاطر درصد زیاد تولید وپخش آن در هوا کره از بقیه بیشتر است

نوشته شده در تاریخ پنجشنبه 8 بهمن 1388    | توسط: روژان حمیدی نژاد    |    | نظرات()