Βοήθεια για εργασία

[terring]

Σε λίγες μέρες επιστρέφω στη Ζάκυνθο και πρέπει να παραδώσω εργασία για το μάθημα "Αέρια ρύπανση". Το θέμα μου είναι πως αστρονομικά φαινόμενα επηρεάζουν την ατμόσφαιρα. Θα ήθελα να της ρίξετε μια ματιά και να μου πείτε την γνώμη σας (κάποιο λάθος που έκανα, μια επιπλέον άποψη, κάτι που δεν έγραψα κ.λ.π.).

 

Τ.Ε.Ι. Ιονίων Νήσων- Τμήμα Ζακύνθου, Οικολογία και Περιβάλλον.

Μάθημα: Αέρια Ρύπανση

Ηλίας Λουκάς, 03133

Οι επιπτώσεις των κοσμικών καταστροφών στην Γήινη ατμόσφαιρα.

 

 

 

ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Στην εργασία αυτή θα παρουσιαστούν οι επιπτώσεις στην ατμόσφαιρα της Γης από αντικείμενα και γεγονότα τα οποία αν και είναι εκτός του πλανήτη μας, εντούτοις μπορούν να την επηρεάζουν με καταστρεπτικές συνέπειες. Τα αντικείμενα και τα φαινόμενα αυτά είναι οι εκρήξεις σουπερνόβα, οι εκρήξεις ακτινών γάμα, τα μάγναστρα, οι αστεροειδείς και οι κομήτες.

 

Η ατμόσφαιρα είναι η συγκέντρωση αερίων που καλύπτει την Γη και αποτελείται κυρίως από άζωτο, οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα, υδρατμούς κ.λ.π.. Όταν η αναλογία των αερίων που αποτελούν την ατμόσφαιρα αλλοιωθεί ή όταν προστίθεται νέο συστατικό, τότε προκαλείται ατμοσφαιρική ρύπανση. Ρύπανση μπορεί να εμφανιστεί τόσο από ανθρώπινους παράγοντες όσο και από φυσικούς.

Στους ανθρώπινους παράγοντες συγκαταλέγεται κυρίως η εκπομπή αερίων ρύπων από την καύση του πετρελαίου και τον παραγόντων του για ενέργεια και κίνηση, όπως συμβαίνει με τα εργοστάσια, τα μέσα μεταφοράς και άλλες δραστηριότητες.

Ρύπανση προκαλείται και από φυσικά φαινόμενα όπως οι εκρήξεις ηφαιστείων, ανεξέλεγκτες φωτιές στα δάση, η απελευθέρωση μεθανίου από τα περιττώματα των ζώων, διασκόρπιση σκόνης από τους ανέμους, η γύρη κ.λ.π..

 

Όλες όμως οι παραπάνω πηγές έχουν ένα σημαντικό κοινό στοιχείο, δρουν μέσα στο κλειστό σύστημα της Γης. Τι γίνεται έξω από τη Γη; Οι αστρονόμοι προειδοποιούν πως οι σοβαρότερες πηγές ρύπανσης την Γήινης ατμόσφαιρας βρίσκονται εκεί που κανένας δεν το περιμένει, στο διάστημα. Η Γη είναι ένας πλανήτης που γυρίζει γύρω από ένα άστρο, τον Ήλιο, ο οποίος με την σειρά του είναι ένα από τα διακόσια δισεκατομμύρια αστέρια που αποτελούν τον γαλαξία μας (ο οποίος γαλαξίας δεν είναι ο μοναδικός στο σύμπαν). Είναι λογικό να σκεφτούμε πως η Γη και η ζωή πάνω της επηρεάζεται άμεσα ή έμμεσα από ουράνια αντικείμενα. Πως μπορεί η ατμόσφαιρά να αλλοιωθεί;

 

ΑΣΤΕΡΟΕΙΔΗΣ ΚΑΙ ΚΟΜΗΤΕΣ

 

Μία από τις αιτίες είναι οι αστεροειδείς. Αστεροειδείς είναι τα μικρά βραχώδη σώματα που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο και θεωρούνται κατάλοιπα απ' το σχηματισμό του Ηλιακού Συστήματος. Το μέγεθός τους ποικίλλει από λίγες δεκάδες μέτρα μέχρι εκατοντάδες χιλιόμετρα. Συνήθως έχουν ακανόνιστο σχήμα που μοιάζει με πατάτα λόγω της χαμηλής βαρύτητας, οι μεγαλύτεροι όμως έχουν σφαιρικό ή ελλειπτικό σχήμα. Αποτελούνται κυρίως από πυριτικούς βράχους και μέταλλα, με εξαίρεση την Δήμητρα καθώς ένα μεγάλο μέρος του είναι πάγος νερού.

Υπολογίζεται ότι υπάρχουν χιλιάδες αστεροειδείς στο Ηλιακό Σύστημα, κι απ' αυτούς μέχρι τον Οκτώβρη του 2005 είχαν καταγραφεί οι 299.733, με τους 118.161 απ' αυτούς επίσημα καταγραμμένους σε καταλόγους.

Οι περισσότεροι βρίσκονται στη Ζώνη των Αστεροειδών, μια περιοχή ανάμεσα στις τροχιές του Άρη και του Δία, σε απόσταση περίπου 3 αστρονομικές μονάδες (AU) απ' τον Ήλιο, και στη Ζώνη Κουίπερ, σε απόσταση 40 ΑU. Ωστόσο κάποιοι αστεροειδείς κινούνται σε τροχιές που διασταυρώνονται με τη Γη.

 

Αντίθετα οι κομήτες είναι παγωμένα αντικείμενα που βρίσκονται πέρα από την τροχιά του Πλούτωνα. Πρόκειται για σώματα με μικρή πυκνότητα και μάζα μικρότερη από το ένα δισεκατομμυριοστό της γήινης, που περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο σε παραβολικές ή ελλειπτικές τροχιές. Οι συνηθισμένοι κομήτες αποτελούνται από τρία μέρη: τον πυρήνα από πάγο και σκόνη, την κόμη από αέριο και σκόνη και την ουρά, που εμφανίζεται μόνο όταν ο κομήτης προσεγγίζει τον Ήλιο. Οι πυρήνες των περισσοτέρων κομητών θεωρούνται πως είναι “βρόμικες χιονόμπαλες” διαμέτρου περίπου ενός χιλιομέτρου, μολονότι το Ηλιακό Σύστημα περιέχει κάποιους κομήτες με πυρήνες που η διάμετρός τους υπερβαίνει τα δέκα χιλιόμετρα.

 

Τι θα συμβεί αν ένας αστεροειδής ή ένας κομήτης συγκρουστεί με τη Γη; Μια σύγκρουση με ένα τέτοιο αντικείμενο θα προκαλούσε τεράστιες καταστροφές τόσο στην επιφάνεια όσο και στην ατμόσφαιρα της Γης. Σε περίπτωση πρόσκρουσης στην ξηρά, το ωστικό κύμα θα κατάστρεφε τα πάντα σε ακτίνα εκατοντάδων χιλιομέτρων, θα προκαλούσε πυρκαγιές και πρωτοφανείς σεισμούς. Από στη σύγκρουση δισεκατομμύρια τόνοι σκόνης θα σκορπίζονταν στην ατμόσφαιρα, κρύβοντας το φως του Ήλιου και μειώνοντας τη θερμότητα. Λόγω της χαμηλής ποσότητας του φωτός τα φυτά θα είναι ανίκανα για φωτοσύνθεση και έτσι θα πεθάνουν. Χωρίς τα φυτά τα φυτοφάγα και ύστερα τα σαρκοφάγα ζώα θα πεθάνουν από ασιτία. Επιπλέον η χαμηλή ποσότητα θερμότητας θα προκαλούσε μία νέα Εποχή Παγετώνων, επιβαρύνοντας ακόμα περισσότερο την κατάσταση.

Αν η πρόσκρουση γινόταν σε κάποιον ωκεανό, τα τσουνάμι που θα προκαλούνταν θα κατέστρεφαν τις πόλεις σε βάθος πολλών χιλιομέτρων απ' τις ακτές, ενώ η τεράστια θερμότητα θα έβραζε το νερό, σκοτώνοντας τη ζωή εκεί και απελευθερώνοντας τεράστιες ποσότητες ατμών στην ατμόσφαιρα, με αποτέλεσμα την διαταραχή του κλίματος.

 

Ο Αμερικανός αστρονόμος Καρλ Σαγκάν υπολόγισε πως τα ίδια καταστροφικά αποτελέσματα θα είχε και ένας ολοκληρωτικός πυρηνικός πόλεμος. Από τότε τα αποτελέσματα που θα προκαλούσε μια σύγκρουση της Γης με αστεροειδή ή ένας παγκόσμιος πυρηνικός πόλεμος ονομάστηκαν «Πυρηνικός Χειμώνας».

 

ΚΟΣΜΙΚΕΣ ΕΚΡΗΞΕΙΣ

 

Οι ποιο θανατηφόροι κίνδυνοι ίσως να βρίσκονται πέρα από το Ηλιακό Σύστημα και ποιο συγκεκριμένα στα μακρινά αστέρια.

Άστρα με μάζα παρόμοια με του Ήλιου μας μπορούν να ζήσουν για δέκα δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά όταν τους τελειώσουν τα πυρηνικά τους καύσιμα τότε διογκώνονται σε ερυθρούς γίγαντες και μετά αποβάλουν μέχρι και το 80% της αέριας μάζας τους στο διάστημα. Αυτά τα κελύφη αερίων και σκόνης ονομάζονται πλανητικά νεφελώματα και δεν επηρεάζουν την ατμόσφαιρα της Γης. Στο κέντρο απομένει ο πυρήνας του που καταρρέει και γίνεται λευκός νάνος, ένα αντικείμενο με ισχυρή βαρύτητα στο μέγεθος της Γης.

 

Άστρα όμως με μεγαλύτερη μάζα από αυτή του Ήλιου ζουν λιγότερο επειδή καταναλώνουν τα καύσιμα τους σε συντομότερο χρόνο. Ζουν για μερικά εκατομμύρια χρόνια και αποβάλουν τα αέρια τους με μία βίαιη έκρηξη του ονομάζεται σουπερνόβα.

Αν το αστέρι είχε μάζα από 1,5 έως 3 φορές την μάζα του Ήλιου, η έκρηξη σουπερνόβα αφήνει ως κατάλοιπο τον πυρήνα του, ο οποίο καταρρέει και μετατρέπεται σε αστέρι νετρονίων. Ένα αστέρι νετρονίων έχει διάμετρο 20 χιλιόμετρα, μάζα 2 φορές την μάζα του Ήλιου και πολύ ισχυρό μαγνητικό και βαρυτηκό πεδίο.

Παραλλαγή των άστρων νετρονίων είναι τα μάγναστρα. Τα μάγναστρα είναι άστρα νετρονίων με μαγνητικό πεδίο 100 γιγαΤέσλα (της Γης είναι 60 μικροΤέσλα) αρκετό για να σβήσουν τα δεδομένα μιας πιστωτικής κάρτας από απόσταση 160.000 χιλιομέτρων.

 

Υπάρχουν στο διάστημα διπλά αστρικά συστήματα τα οποία αποτελούνται από έναν ερυθρό γίγαντα και από έναν λευκό νάνο. Ο νάνος λόγω της βαρύτητας του κλέβει αέρια από τον βαρυτηκά ανίσχυρο ερυθρό γίγαντα. Τα αέρια συγκρούονται με τον λευκό νάνο, μετατρέποντας τον σε πυρηνικό αντιδραστήρα εκτός ελέγχου. Όταν ο νάνος υπερθερμανθεί, τα αέρια εκτοξεύονται στο διάστημα με μία έκρηξη που λέγεται νόβα. Αν η έκρηξη είναι αρκετά μεγάλη τότε μπορεί να καταστρέψει τον λευκό νάνο και ίσως και τον ερυθρό συνοδό του. Αν όχι, τότε η διαδικασία επαναλαμβάνεται.

 

Τέλος ένα άλλο κοσμικό φαινόμενο είναι οι εκλάμψεις ακτινών γ. Οι εκλάμψεις ακτινών γ είναι συγκεντρώσεις συμπυκνωμένης ακτινοβολίας γ που δημιουργούνται κατά τη γέννηση μαύρων τρυπών, από τη σύγκρουση άστρων νετρονίων, από εκρήξεις σουπερνόβα, από άστρα νετρονίων που τρώγονται από μαύρες τρύπες και από άστρα που καταρρέουν.

 

 

Μπορούν τα παραπάνω αντικείμενα να επηρεάζουν αρνητικά την ατμόσφαιρα της Γη; Οι αστρονόμοι απαντούν καταφατικά. Το ωστικό κύμα μίας έκρηξης σουπερνόβας μπορεί να καταστρέψει το προστατευτικό στρώμα του όζοντος. Χωρίς το όζον η ζωή τόσο στην στεριά όσο και στα ρηχά νερά θα είναι εκτεθειμένη στις υπεριώδεις ακτινοβολίες, οι οποίες καταστρέφουν το D.N.A. των ζωντανών οργανισμών.

Για να γίνει όμως αυτό θα πρέπει να αστέρια αυτά να βρίσκονται σε απόσταση ίση ή μικρότερη από 3.000 έτη φωτός. Μέχρι στιγμής στην ανθρώπινη ιστορία καμία έκρηξη σουπερνόβα δεν ήταν τόσο κοντά. Η ποιο κοντινή έκρηξη που παρατηρήθηκε στην ιστορία της ανθρωπότητας σημειώθηκε το 1054 στον αστερισμό του Ταύρου και ξέσπασε από απόσταση 6.300 ετών φωτός.

Όμως αυτό δεν σημαίνει πως δεν θα συμβεί στο μέλλον. Υπολογίζεται πως στα επόμενα 1.000 χρόνια πολλά από τα αστέρια που απέχουν μόλις μερικές εκατοντάδες έτη φωτός, όπως ο Μπετελγκέζ που απέχει από εμάς 427 έτη φωτός, θα εκραγούν με έκρηξη σουπερνόβα.

 

Στα μάγναστρα διαταράξεις των μαγνητικών τους πεδίων προκαλούν μαγνητικούς σεισμούς και εκλάμψεις ακτινών γ, οι οποίες μπορούν να διαστρεβλώσουν την Ιονόσφαιρα.

 

Οι εκρήξεις νόβα μπορούν να προκαλέσουν τα ίδια καταστροφικά αποτελέσματα με τις εκρήξεις σουπερνόβα, μόνο που αυτές είναι ποιο ύπουλες. Μπορούν να προκαλέσουν ζημιά από μόλις 26 έτη φωτός και αιφνιδιαστικά, αφού οι λευκοί νάνοι είναι αμυδροί πριν την έκρηξη.

 

Αν μία έκλαμψη ακτινών γ συμβεί από απόσταση 6.500 ετών φωτός και διαρκέσει μόλις 10 δευτερόλεπτα, τα πράγματα θα είναι καταστροφικά και διαρκούν μέχρι και για 15 χρόνια. Στην διάρκεια της έκλαμψης οι ακτίνες γ σπάνε τους δεσμούς του οξυγόνου και του αζώτου και τα μετατρέπουν σε μονοξείδια του αζώτου, που καταστρέφουν το όζον, και σε διοξείδια του αζώτου, ένα καφέ τοξικό αέριο.

Μετά από μερικές εβδομάδες το μονοξείδιο και το διοξείδιο του αζώτου αργά αργά καταστρέφουν το στρώμα του όζοντος. Καθώς το όζον καταστρέφεται η ποσότητα των υπεριωδών ακτινών που προσκρούονται στην επιφάνεια της Γης αυξάνεται κατά 50%, αρκετό για να καταστρέψει το D.N.A. των ζωντανών οργανισμών. Οι άνεμοι μεταφέρνουν τα αέρια σε όλο τον πλανήτη, καλύπτοντας τον με καφέ διοξείδιο του αζώτου.

Μετά από μερικούς μήνες όλος ο πλανήτης θα καλυφτεί με καφέ διοξείδιο του αζώτου. Αν και το όζον αποκαθίσταται (20% κάτω από το κανονικό) η υπεριώδεις ακτινοβολία εξακολουθεί να προκαλεί ζημιά στη ζωή πάνω στη Γη.

Δέκα χρόνια μετά το μονοξείδιο και το διοξείδιο του αζώτου μεταφέρεται σε χαμηλότερα υψόμετρα και αντιδρά με το νερό δημιουργώντας νιτρικό οξύ, ενώ ξεσπάνε παντού όξινες βροχές.

Μετά από 15 χρόνια η ατμόσφαιρα επιστρέφει στο κανονικό, αλλά η ζημιά έγινε ήδη. Το μεγαλύτερο τμήμα της ζωής αφανίστηκε ενώ το καφέ νέφος κάλυψε τον Ήλιο και μπλόκαρε το φως και την θερμότητα του, προκαλώντας μια νέα Εποχή Παγετώνων.

 

Κι όμως κάποιες από τις παραπάνω καταστροφές είχαν ήδη συμβεί στη Γη. Πριν από 440 εκατομμύρια χρόνια μία έκρηξη ακτινών γ αφάνισε το 57% της ζωής, ενώ πριν από 65 εκατομμύρια χρόνια ένας αστεροειδείς (ή κομήτης) συγκρούστηκε με τη Γη και σκότωσε το 50% των ζωντανών οργανισμών, ανάμεσα τους και οι δεινόσαυροι.