كيمياء تكوين المطر الحمضي

نقطة الندى هي درجة الحرارة التي يجب أن يُبرَّد الهواء إليها، عند ضغط ثابت ومحتوى مائي ثابت، ليصبح مشبعًا ببخار الماء. عند هذه الدرجة، تكون الرطوبة النسبية 100%. إذا برد الهواء أكثر، يتكثف بخار الماء ليشكل ماءً سائلاً (الندى)، أو يترسب على شكل صقيع إذا كانت درجة الحرارة أقل من درجة التجمد.

الثابت الشمسي هو متوسط ​​الإشعاع الكهرومغناطيسي الشمسي لكل وحدة مساحة، ويُقاس عند قمة الغلاف الجوي للأرض، عموديًا على الأشعة. تبلغ قيمته حوالي 1361 واط لكل متر مربع (واط/م²). يتغير هذا الرقم قليلاً بتغير النشاط الشمسي ومسافة الأرض المدارية، ولكنه يُعدّ أساسًا جوهريًا لعلوم المناخ، وتصميم الأقمار الصناعية، وحسابات الطاقة المتجددة.

طبقة الأوزون الستراتوسفيرية للأرض أساسية للحياة، إذ تمتص جزءًا كبيرًا من الأشعة فوق البنفسجية الضارة للشمس. فهي تحجب تمامًا أشعة UVC الأكثر نشاطًا، وتمتص حوالي 95% من أشعة UVB، وتسمح بمرور معظم أشعة UVA الأقل ضررًا. يحمي هذا التأثير المُرشِّح الحياة الأرضية من التلف الشديد للحمض النووي.

عوامل التبييض الفلورية، المعروفة أيضًا باسم عوامل التفتيح الضوئي (OBAs)، هي مركبات كيميائية تُحسّن إدراك البياض. تمتص هذه المواد الضوء في الطيف فوق البنفسجي، غير المرئي للعين البشرية، وتُعيد إصداره كضوء في المنطقة الزرقاء من الطيف المرئي. يُعاكس هذا الضوء الأزرق أي لون أصفر أو كريمي متبقٍ في المادة.

مطيافية الرنين المغناطيسي النووي (NMR) هي تقنية تستغل الخصائص المغناطيسية لبعض أنوية الذرات. تضع هذه التقنية عينة في مجال مغناطيسي قوي وثابت، ثم تفحصها بالموجات الراديوية. تمتص النوى الإشعاع الكهرومغناطيسي وتعيد إصداره عند تردد رنين محدد، يعتمد على المجال المغناطيسي داخل الجزيء، كاشفةً بذلك معلومات مفصلة عن بنية الجزيئات وديناميكياتها وبيئتها الكيميائية.

يشير التباين الجيومغناطيسي الدوري إلى التغيرات البطيئة في المجال المغناطيسي للأرض على فترات زمنية تتراوح بين سنوات وآلاف السنين. تشمل هذه التغيرات تحولات في شدة المجال واتجاه المحور ثنائي القطب، بالإضافة إلى انجراف التضاريس غير ثنائية القطب غربًا. ويحدث هذا التباين نتيجةً لتغير تدفق الحديد المنصهر في اللب الخارجي، مصدر الدينامو الأرضي.

الرطوبة النسبية ([latex]\phi[/latex]) هي نسبة الضغط الجزئي لبخار الماء ([latex]p_{H_2O}[/latex]) إلى ضغط بخار الماء في حالة التوازن ([latex]p^*{H_2O}[/latex]) عند درجة حرارة معينة. ويُعبر عنه كنسبة مئوية: [latex]\phi = \frac{p_p_{H_2O}}{p^*_{H_2O}} \times 100\1\%[/latex]. وهو يشير إلى مدى قرب الهواء من التشبع، حيث تعني 100% RH أن الهواء مشبع.

يربط قانون بير-لامبرت توهين الضوء بخصائص المادة التي يمر عبرها. وينص على أن الامتصاصية ([latex]A[/latex]) للمحلول تتناسب طرديًا مع تركيز ([latex]c[/latex]) الأنواع الممتصة وطول مسار ([latex]l[/latex]) الضوء عبر المحلول. وتُعبر عن هذه العلاقة بالصيغة [latex]A = \epsilon c l[/latex]، حيث [latex]\epsilon[/latex] هي الامتصاصية المولية.

يحدد معامل الكتلة الهوائية (AM) طول المسار البصري المباشر لأشعة الشمس عبر الغلاف الجوي للأرض. وهو نسبة طول المسار عند زاوية سمتية معينة [latex]\theta[/latex] إلى طول المسار عندما تكون الشمس مباشرة فوق الرأس (عند السمت). بالنسبة للزوايا التي تصل إلى حوالي 60 درجة، يمكن تقريبه بـ [latex]AM \approx \sec(\theta)[/latex]. يشير AM0 إلى الطيف خارج الغلاف الجوي.

الطلب الكيميائي الحيوي للأكسجين (BOD) هو مقياس للأكسجين المذاب الذي تستهلكه الكائنات الحية الدقيقة الهوائية أثناء تحلل المواد العضوية في الماء. يقيس الاختبار القياسي، BOD5، استنفاد الأكسجين في عينة مُحكمة الإغلاق، حُضنت في الظلام عند درجة حرارة 20 درجة مئوية لمدة خمسة أيام. وقد اختيرت هذه الفترة المعيارية كحل وسط عملي لأغراض تنظيمية، ولتُمثل أوقات السفر النهرية النموذجية.

يتولد المجال المغناطيسي للأرض بواسطة آلية الدينامو الأرضي. تيارات الحمل الحراري للحديد المنصهر الموصل للكهرباء في اللب الخارجي، المتأثرة بتأثير كوريوليس الناتج عن دوران الأرض، تُنشئ نظامًا ذاتي الاستدامة من التيارات الكهربائية. تُنتج هذه التيارات المجال المغناطيسي واسع النطاق للكوكب، والذي يتصرف كمغناطيس كهربائي عملاق. تُوصف هذه العملية بعلم الهيدروديناميكية المغناطيسية (MHD).

إجمالي الطلب الكيميائي الحيوي للأكسجين (BOD) هو مجموع عمليتين رئيسيتين: الطلب الكيميائي الحيوي للأكسجين الكربوني (cBOD) والطلب الكيميائي الحيوي للأكسجين النيتروجيني (nBOD). الطلب الكيميائي الحيوي للأكسجين الكربوني هو الأكسجين الذي تستهلكه الكائنات الدقيقة لأكسدة مركبات الكربون العضوية. أما الطلب الكيميائي الحيوي للأكسجين النيتروجيني فهو الأكسجين المستخدم في المرحلة المتقدمة من أكسدة المركبات النيتروجينية، وخاصة الأمونيا (النترتة)، بواسطة بكتيريا ذاتية التغذية. يُعد التمييز بينهما أمرًا بالغ الأهمية لمعالجة مياه الصرف الصحي المتقدمة.

يتشكل الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي من خلال سلسلة معقدة من التفاعلات التي تشمل ضوء الشمس وأكاسيد النيتروجين (NOx) والمركبات العضوية المتطايرة (VOCs). تبدأ هذه العملية عندما يقسم ضوء الشمس ثاني أكسيد النيتروجين ([latex]NO_2[/latex]) إلى أكسيد النيتريك (NO) وذرة أكسجين (O). ثم تتحد ذرة الأكسجين الحرة هذه مع الأكسجين الجزيئي ([latex]O_2[/latex]) لتكوين الأوزون على مستوى الأرض ([latex]O_3[/latex])، وهو مكون أساسي للضباب الدخاني.