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關於臭氧層 發表人:pablo

為什麼臭氧會聚集在平流層?平流層的氣體又是怎麼分佈的呢?臭氧明明比大氣重,為什麼不會下沉到對流層,而聚集在地表呢?
請教各位囉!

發表時間:2003-07-05 11:53:50(61.224.97.167-1389) 回應:20 篇 人氣:6,916 人次

回應 1 回應人:duck 回應時間:2003-07-06 06:27:22(211.74.14.189-1390)

就算是在平流層, 臭氧還是少量的氣體.

臭氧是很不穩定的, 它很快就會變成氧. 平流層是因為空氣中的氧受太陽紫外線照射發生化學反應而生成, 因為一直在產生, 所以才會有一些含量. 近地表大氣中的臭氧則是因為空氣中的污染成分受太陽光照射, 發生複雜的光化學反應而生成, 也是必須持續產生才會有含量, 所以多在污染成分供應無虞的都市中有較高量.

回應 2 回應人:洪佳麟 回應時間:2003-07-14 01:03:35(202.178.178.69-1409)

我還以為是臭氧接近地面就會合化學物質結合或是分解光了

原來是如此

回應 3 回應人:Atlantis 回應時間:2003-07-14 07:32:27(61.223.90.58-1410)

我不是貴校的學生,不過蠻喜歡地科的
平流層是因為空氣中的氧受太陽紫外線照射發生化學反應而生成
>>那臭氧不是從氧原子變成氧氣在變成臭氧的嗎,怎麼又會變成氧?因為不穩定?那麼是不斷在氧與臭氧之間作用嗎。
那麼臭氧會聚集在平流層底部是因為平流層下對流層的氧含量大的原因嗎?
因為一直在產生, 所以才會有一些含量
>>那麼說,白天與夜晚的臭氧含量是否會有些微的差距?
近地表大氣中的臭氧則是因為空氣中的污染成分受太陽光照射, 發生複雜的光化學反應而生成
>>那臭氧跟光化煙霧又是如何產生關聯呢,那麼靠近地表的臭氧,能像臭氧層一般吸收紫外線嗎

回應 4 回應人:duck 回應時間:2003-07-14 08:45:22(10.0.1.42-1412)

氧與臭氧之間是不斷在轉換. 其實這也是光化學反應:
http://content.edu.tw/senior/chemistry/tp_sc/surround/ozone/right9.htm

臭氧會聚集在平流層是因為紫外線的波長恰能被氧所吸收. 此層以上, 空氣太稀薄; 此層以下, 未被吸收的紫外線大概只剩下2%左右, 也生不成太多的臭氧.

因紫外線的能量在此層大量被吸收, 後又以熱 (紅外線) 的方式放出來, 因而大氣在平流層的溫度隨高度不降反升. 從這個角度來看, 我們可以說因為有臭氧才會有平流層.

白天與夜晚的臭氧含量會有差異.

近地面臭氧主要是由氮氧化物的光化學反應產生, 雖然能到達地表的紫外線少之又少, 紫外線還是參與了這些反應:
http://www.greeneducation.org.hk/focus/air_pollutants.htm
http://www.hle.com.tw/bookmark/nature/05/05-03.asp

嚴格來說, 吸收紫外線的主要不是臭氧, 臭氧的活性很強, 很容易就促成氧化反應而消耗掉了, 未必輪得到紫外線作用.

回應 5 回應人:pablo 回應時間:2003-07-14 17:24:31(61.224.101.120-1414)

再請教duck老師:
「白天與夜晚的臭氧含量會有差異」,如果再考慮緯度的因素,高緯度地區會有較長的白天與夜晚,臭氧層如何達到一個動態平衡呢?我想知道的是,臭氧與氧之間的及應速率到底有多快,讓臭氧層可以達到一個動態平衡的濃度與含量?
另外,「我們可以說因為有臭氧才會有平流層」,個人並不是很同意,您可以談談為什麼會有對流層?為什麼會有平流層嗎?「對流」指的是什麼?「平流」又是什麼意義呢?
謝謝老師!

回應 6 回應人:Atlantis 回應時間:2003-07-14 21:45:00(61.223.90.58-1415)

恩謝謝duck老師,我大概了解了
那麼想問一下,在平流層中的臭氧層臭氧含量佔地球臭氧含量百分比大約是多少呢。

那麼會從平流層轉換成中氣層主要原因是因為上層空氣較稀薄缺乏臭氧.氧.陽光之間的反應作用?所以溫度降低?

就上面同學所說的,臭氧與緯度之間的關係,是否南極的臭氧洞於9-11月之間濃度大量減少,是否和日照稀少(南半球初春)有所關聯?

回應 7 回應人:duck 回應時間:2003-10-28 05:10:52(210.66.186.250-1782)

這個主題後來一直都沒有下文, 我本來是想說要去查一些資料再回應, 後來就忘了... 最近因在專研課程中討論紫外線催化的反應, 才又想起這篇主題.

大氣層中的 "對流", 指的是垂直方向的大氣運動, 也就是上升和下沈運動. 由於對流層的溫度結構是底熱高冷, 再加上日夜交替, 緯度與海陸差異, 天氣狀況等諸多因素造成近地面溫度時時在變化, 因此較容易產生對流現象; 而平流層的溫度結構是底冷高暖, 對流無法產生, 只剩下沒有地形阻擋的水平風, 所以就叫平流層了.

中氣層以上的大氣的確稀薄, 但除此之外還有一個因素, 就是由於重力的效應開始大於大氣本身的擴散與混合作用, 大氣成分愈來愈不均勻, 較重的分子如氧氣的比例愈來愈少, 較輕的分子或原子如氧原子就愈來愈多, 這使得生成臭氧的光化學反應量更少了.

以下資料都是根據 "變色的天空" 一書, 遠哲基金會出版.

大氣中的臭氧有90%聚集在平流層內 (第三章).

氧分子擅於吸收波長小於240奈米, 屬於超紫外線波段的光子. 小於100奈米的太陽輻射在離地表100公里處被氮氣, 氧氣, 氮原子, 氧原子所吸收; 而波長大於100奈米的則可穿透至更深層的大氣, 其中波長小於200奈米的, 絕大部分在距地表50公里處以上被氧分子強烈吸收; 波長在200至310奈米的, 則在離地表25至50公里處被臭氧吸收. (第二章)

南極地區每月有幾個月不見陽光, 再加上大陸氣候, 此處的平流層氣溫可降到-80℃以下, 足以形成冰硝酸粒子, 可有效將含氯化合物中的氯以分子形式釋放至大氣中. 到了9月下旬太陽露臉時, 啟動氯分子分解成氯原子的光化學反應, 氯原子進而催化臭氧的毀滅, 終於形成臭氧洞. 此外, 南極地區的氣流在冬季會形成一個幾乎封閉的繞極渦旋, 可將富含含氯化合物的空氣侷限在極區之內達數個月之久, 也助長了臭氧洞的形成 (第三章, 第五章).

回應 8 回應人:pablo 回應時間:2003-11-05 17:34:05(61.224.101.237-1803)

謝謝duck老師,我看到了!
那麼,是不是再談談污染較嚴重的北半球國家,卻讓南半球的南極出現臭氧層破洞,而北極圈卻沒有破洞的原因,好嗎?
氟氯化物在空氣中漫遊的機製是什麼呢?我想南極地區的繞極渦旋,北極地區應該也有才對!

回應 9 回應人:duck 回應時間:2003-11-06 01:37:39(203.67.89.75-1805)

北極地區不是陸地, 氣候不若南極大陸來得極端; 而且北極周圍不是廣闊大洋, 氣流較複雜多變, 不會像南極一樣形成長期穩定的繞極渦流.

污染並不分國界, 尤其是 CFCs 的問題發生在高層大氣, 影響都是全球性的.

回應 10 回應人:pablo 回應時間:2003-11-06 09:39:07(61.224.100.225-1806)

你的解釋我不太同意,請看以下的定義:
polar vortex—(Also called polar cyclone, polar low, circumpolar whirl.) The planetary-scale cyclonic circulation, centered generally in the polar regions, extending from the middle troposphere to the stratosphere.
The westerly airflow is largely a manifestation of the thermal wind above the polar frontal zone of middle and subpolar latitudes. The vortex is strongest in winter when the pole-to-equator temperature gradient is strongest. In the Northern Hemisphere, the vortex has two centers in the mean, one near Baffin Island and the other over northeast Siberia.
陸地、海洋對氣溫的調節解釋也不對,CFCs的3D漫遊軌跡應該是科展很好的研究題材,不是嗎?

回應 11 回應人:duck 回應時間:2003-11-06 14:36:39(10.0.1.42-1807)

核心問題: 為什麼北極的渦流可能會不只一個中心?

背景: 極區渦流的中心是下沈氣流, 在地面是吹散型 (高氣壓) 環流.

想法: 西伯利亞內陸在冬季可是個超強又超持久的高壓中心呢! 而巴芬島所在的北美大陸北方也是有名的寒凍之地, 北極渦流中心常在這兩個地方附近而不是更接近北極之處, 這不會是個巧合.

附帶質疑: 大陸型氣候本來就比海洋型氣候極端, 為什麼不對?

回應 12 回應人:pablo 回應時間:2003-11-13 14:21:05(61.224.96.156-1846)

我可能誤會老師「氣候極端」的意思了,不過如果有南北極氣候的資料佐證,就更能讓人信服了。有時老師們視為理所當然的知識,學生們不一定都具備啊!
回歸到「臭氧層破洞」的問題本身,我的疑問是:CFCs有七成產自於北半球(例如美國東岸的大城市),為什麼不會造成北極高壓中心(例如加拿大的巴芬島)上空的臭氧層破洞,而必須千里迢迢在南極上空造成破洞?
你的解釋可能是,只有南極才能造成一個封閉的聚集環境。但我想要的是更具說服力的數據資料。
此外,2002年南極上空的臭氧層破洞曾經一分為二,是否也意味著南極上空也有兩個高壓中心,而不是北極園特有的狀況?今年更有人預測南極上空的破洞會成為歷史,您的看法呢?
這一期的科學人正好有北極相關的內容,值得參考!

回應 13 回應人:pablo 回應時間:2003-11-21 16:45:24(61.224.100.130-1860)

我找到答案了:
http://gaia.org.tw/air/care/air1-3.htm

感謝duck老師的討論!

回應 14 回應人:Join~ 回應時間:2004-09-13 20:33:41(222.156.107.54-3363)

謝謝你們的資料
我雖然不是你們學校的
但有問題 我上來這看 我已經有很好的答案了
謝謝~

回應 15 回應人:Stellar~ 回應時間:2004-09-18 23:04:13(218.168.205.236-3420)

謝謝你們的資料

回應 16 回應人:bigching 回應時間:2007-09-20 00:30:38(61.224.107.207-8140)

請教duck老師:
氟氯化物會造成溫室效應和臭氧層破洞(網路看來的),請問溫室氣體(二氧化碳.甲烷)會不會造成臭氧層破洞呢?
謝謝!

回應 17 回應人:duck 回應時間:2007-09-20 03:11:19(203.70.94.11-8141)

氟氯碳化物會造成臭氧層破洞, 這是一組固定的化學反應系列, 氟氯碳化物是其中的觸媒, 其它溫室氣體並沒有這個效應.

附帶一提, 氟氯碳化物是溫室氣體, 不過一般我們在討論地球大氣層的溫室效應時並不大會提到它, 因為它的含量太微量了.

回應 18 回應人:Echo 回應時間:2008-10-08 21:51:16(210.64.174.13-8814)

何謂杜柏生單位?

回應 19 回應人:duck 回應時間:2008-10-21 04:44:12(211.74.219.208-8825)

隨便 Google 一下就可以找到國科會的專文介紹. 這樣發問不太用功哦!

"一個杜柏生單位(Dobson unit)相當於攝氏 0 度和 1 大氣壓下,1 公釐厚的臭氧。"

參考網址:http://www.nsc.gov.tw/_newfiles/popular_science.asp?add_year=2003&popsc_aid=143

回應 20 回應人:many best news 回應時間:2014-04-11 03:08:36(178.168.82.32-62801)

MmMJs1 Thanks a lot for the blog article. Much obliged.

參考網址:http://point.md

回應討論主題:關於臭氧層

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