Strat de ozon

Ciclul ozonului în ozonosferă

Radiația solară care reușește să ajungă pe Pământ este compusă din radiații electromagnetice care au lungimi de undă scurte incluse în spectru variind de la 100 la 800 nm. Componenta ultravioletă a radiației solare este împărțită în UVC, UVB și UVA care au lungimi de undă diferite; ozonul stratosferic absoarbe complet UVC-urile cu o lungime de undă între 100 și 280 nm, 95% UVB-uri cu o lungime de undă între 280 și 315 nm și doar 5% UVA-uri cu o lungime de undă inclusă între 315-400 nm.

Stratul de ozon este stratul atmosferei în care este concentrată cea mai mare parte a ozonului , un gaz cu efect de seră „special”: ozonul reține și absoarbe o parte din energia care vine direct de la Soare , în special radiațiile de lungime mică . frecvență ) dăunătoare vieții. Ozonul în cauză se formează direct în stratosferă și nu provine de la suprafața pământului ca și alte câteva gaze cu efect de seră.

Ozonosfera a fost descoperită în 1913 de fizicienii francezi Charles Fabry și Henri Buisson care au remarcat că radiația solară care ajunge pe Pământ era asimilabilă cu spectrul de emisie al unui corp negru la o temperatură de 5.500-6.000 K (5.227-5.727 ° C) cu singura excepție că a existat un decalaj în zona ultravioletă în jur de 310 nm. Au dedus că radiația lipsă a fost absorbită de ceva în atmosferă. În cele din urmă au asociat lipsa cu singurul element chimic cunoscut care ar putea absorbi această frecvență: ozonul.

Caracteristicile ozonosferei au fost apoi studiate de meteorologul britanic Gordon Dobson, care a construit un spectrometru special (numit ulterior spectrometrul lui Dobson) care a permis măsurarea grosimii ozonosferei. Între 1928 și 1958 Dobson a creat o rețea mondială de stații de monitorizare a ozonului, care este încă operativă astăzi. În onoarea sa, unitatea de măsură utilizată în mod convențional pentru a indica grosimea coloanei de ozon se numește Dobson .

Descriere

Ozonosfera este situată între 15-35 km altitudine și corespunde părții inferioare a stratosferei . În această zonă, o parte a radiației solare UV este filtrată de moleculele de ozon , provocând o creștere a temperaturii cu aproximativ 35 km deasupra suprafeței pământului. Datorită acestei creșteri a temperaturii, se evită amestecarea verticală cu troposfera , care este apoi stabilizată. Această zonă a atmosferei protejează organismele vii de efectul nociv pe care l-ar avea unele radiații UV.

De fapt, radiația solară care reușește să ajungă pe Pământ este compusă în principal din ultraviolete, radiații electromagnetice vizibil și infraroșu , care au lungimi de undă scurte incluse în spectrul cuprins între 100 și 800 nm (cele mai scurte lungimi de undă , cum ar fi razele gamma , X- raze, Razele ultraviolete sunt lungimile de undă cu cel mai mare conținut de energie, dar ele reprezintă doar o mică parte din energia emisă de Soare și sunt complet oprite și absorbite în cele mai înalte părți ale atmosferei numite „ ionosferă ”).

Radiația UV-C (cu o lungime de undă între 100-280 nm) este absorbită de oxigenul diatomic O _2, creând efectiv ozonosfera: ozonul este creat tocmai prin acțiunea UV-C care „sparge” atomii de oxigen care apoi se agregă în molecule de O ₃ (ozon).

UV-B (280-315 nm) sunt aproape complet absorbite de " ozon nell'ozonosfera: de fapt ozon absoarbe radiațiile ultraviolete de lungime de undă mai aproape de 300 nm și se descompune. UV-A (315-400 nm) sunt partea cea mai puțin energică a centurii ultraviolete care reușește să traverseze stratul de ozon și să ajungă la suprafața pământului. Lumina vizibilă (400-749 nm), parte din infraroșu (700 nm - 1 mm) (dar și microundele (0,1-10 cm) și undele radio (≥ 10 cm), mai puțin importante în scopuri energetice) sunt lungimile de undă care sunt capabile să pătrundă „ușor” în atmosferă și să ajungă la suprafața pământului.

Echilibrul dinamic al ozonului

Ozonul este produs de următoarea reacție (vârful ° indică un radical , adică o specie chimică cu cel puțin un electron nepereche și, prin urmare, deosebit de reactiv):

O 2 + radiații UV → O· + O·

O· + O 2 → O 3

Ulterior, radiația solară disociază o moleculă de ozon într-una dintre oxigenul diatomic și una în oxigen monoatomic:

O 3 + radiații UV → O 2 + O·

În timpul nopții, oxigenul monatomic, fiind foarte reactiv, se combină cu ozonul pentru a forma două molecule de oxigen diatomic:

O 3 + O· → 2 O 2

Pentru a menține cantitatea de ozon constantă în stratosferă, aceste reacții fotochimice trebuie să fie în perfect echilibru între ele, dar sunt ușor perturbate de molecule care pot interfera în acest echilibru, cum ar fi compușii clorurați (cum ar fi clorofluorocarbonii ), oxizii bromurați și azotul .

Subțierea stratului de ozon

Același subiect în detaliu: gaura de ozon .

Ozonosfera este mai subțire la ecuator și mai groasă la poli, dar în anii 1970 s-a descoperit că clorofluorocarburile (CFC) ar putea provoca o reducere nefirească a grosimii sale.

În 1974 Stolarski și Cicero ^{[1] au} subliniat că atomii de clor din stratosferă ar putea distruge ozonul; aproape simultan, Molina și Rowland ^[2] au arătat că CFC-urile ar putea elibera atomi de clor în stratosferă.

Moleculele CFC sunt disociate de radiațiile ultraviolete și eliberează atomi de clor:

CFCl 3 + raze X → Cl· + CFCl 2 · (una dintre posibilele disocieri)

Cl· + O 3 → ClO· + O 2

ClO + O· → Cl· + O 2

Atomii de clor se combină cu ozonul pentru a forma oxigen diatomic și monoxid de clor. La rândul său, monoxidul de clor se combină cu oxigenul monoatomic pentru a forma oxigen diatomic și mai mult clor. Ciclul continuă apoi: se estimează că un singur atom de clor poate distruge 100.000 de molecule de ozon înainte de a se combina cu alte substanțe, cum ar fi metanul, și de a reveni în troposferă .

Rowland a adus problema în atenția Academiei de Științe și a Congresului din Statele Unite . Grupurile ecologiste americane au început campanii împotriva utilizării CFC-urilor în cutii de pulverizare. În ciuda rezistenței industriei chimice, în Statele Unite utilizarea CFC-urilor în cutii a fost interzisă în 1978, dar producția și utilizarea acestora în alte sectoare au continuat.

Problema deteriorării ozonului cauzată de CFC-uri a luat un aspect nou începând cu 1984, când a fost descoperită gaura de ozon .

Notă

Elemente conexe

• Gaura din ozon
• Ozon

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe stratul de ozon

linkuri externe

• ( EN ) Ozonosfera , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
• ( EN , FR ) Ozonosphere , pe Enciclopedia canadiană .

Portalul Științelor Pământului : Accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu Științele Pământului