Definicja pojęcia:

warstwa ozonowa

Warstwa ozonowa, ozonosfera, powłoka ozonowa – położona na wysokości pomiędzy 20-50 km nad powierzchnią Ziemi warstwa atmosferyczna o najwyższej koncentracji ozonu (trójatomowego tlenu). Warstwa ozonowa jest częścią stratosfery – warstwy atmosfery ziemskiej sięgającej przeciętnie do wysokości 40-50 km n.p.m. Liczy około 20 km grubości. Sam ozon jest zaś warunkiem istnienia stratosfery. Wraz ze wzrostem wysokości, temperatura stratosfery podwyższa się właśnie ze względu na obecność ozonu, który przechwytuje promieniowe ultrafioletowe, przez co ochrania życie na Ziemi. Zjawisko to stanowi jednocześnie źródło energii potrzebnej do podtrzymania cyrkulacji powietrza w stratosferze, jak i w mezosferze.  Maksymalna koncentracja ozonu występuje na wysokości około 23 km. Cała warstwa ozonowa zawiera 90% ozonu atmosferycznego. Wysokość ozonosfery jest jednak dość względna. Różnice wynikają tu z różnych rejonów geograficznych, a także pór roku i doby.
  1. Powstawanie ozonu w stratosferze
  2. Rola warstwy ozonowej
  3. Dziura ozonowa

Powstawanie ozonu w stratosferze

Ozon powstaje z tlenu jako efekt reakcji fotochemicznych pod wpływem działania promieniowania ultrafioletowego. Jednocześnie w warstwie tej zachodzi reakcja odwrotna – promieniowanie jest wyłapywane przez ozon, który następnie przekształca się w tlen. Obie reakcje zachodzą w wyniku oddziaływania różnych długości fal promieniowania. Fale o długości mniejszej niż 200 nm powodują przemianę tlenu w ozon, z kolei wartości wyższe – ozonu w tlen.
Ozon zawarty w stratosferze przechwytuje szkodliwe promieniowanie UV, chroniąc tym samym życie na Ziemi By Free-Photos via Pixabay CC0

Rola warstwy ozonowej

Cząsteczki ozonu wypełniające ozonosferę pochłaniają większą część szkodliwego promieniowania nadfioletowego, którego źródłem jest oczywiście Słońce. Co najważniejsze, w całości pochłaniają promieniowanie o długości fali 200-300 nm, a zatem w całości chłoną promieniowanie UV-C oraz część promieniowania UV-B.

Chronią tym samym życie na Ziemi – szkodliwość promieniowania o tych wartościach fali jest bowiem bardzo wysoka. Nadmiar promieniowania nadfioletowego może powodować bardzo niekorzystne zmiany fotochemiczne w organizmie człowieka. Będą to przede wszystkim oparzenia, zmiany pigmentacji skóry, a w dłuższej perspektywie również zmiany nowotworowe. Choć promieniowanie UV-B jest nam potrzebne do wytworzenia witaminy D3 (która jest bardzo istotna w zapobieganiu krzywicy i depresji), nadmierna ekspozycja na nie może powodować rumień skóry, reakcję alergiczną oraz rozwój agresywnych nowotworów skóry. Zarówno promieniowanie UV-B, jak i UV-C mogą również prowadzić do uszkodzeń łańcuchów DNA, a co za tym idzie do groźnych mutacji. Promieniowanie nadfioletowe jest też szczególnie niebezpieczne dla funkcjonowania narządu wzroku.
Najwięcej ozonu koncentruje się na wysokości około 23 km nad powierzchnią Ziemi By TheDigitalArtist via Pixabay CC0
Udział promieniowania ultrafioletowego w promieniowaniu słonecznym zależy od kilku czynników. Pierwszym jest szerokość geograficzna, a dalej wysokość Słońca na niebie, wysokości nad poziomem morza, czystość i przejrzystość powietrza, a także odbicie od specyficznych powierzchni. np. śniegu czy od powierzchni wody. Przykładowo, warstwa ozonowa jest najcieńsza nad równikiem. Ponadto o przenikalności promieniowania UV decyduje także stan ozonosfery. Przeprowadzone w ostatnich latach pomiary zawartości ozonu w atmosferze informują o jej systematycznym spadku. Największy spadek odnotowuje się na półkuli południowej, konkretnie nad Antarktydą. Dzieję się tak pomimo, że ozon jest najtrwalszy i najbardziej skoncentrowany (ze względu na niską temperaturę i słabsze promieniowanie) właśnie w rejonach okołobiegunowych.

Pomiary koncentracji ozonu w stratosferze dokonywane są za pomocą metod chemicznych, jak i przy użyciu spektrofotometru, narzędzia optycznego, które pozwala na badanie pionowego rozkładu ozonu w atmosferze oraz jego rozkładu na danej wysokości. Pierwszy tego typu instrument optyczny został skonstruowany przez G.M.B Dobsona, a ilość zawartego w powietrzu ozonu podawana jest w jednostkach Dobsona.
Od kilkudziesięciu lat obserwujemy spadek stężenia ozonu w ozonosferze, co uznaje się za jeden z ważniejszych problemów dla środowiska . By Shoobhgroup (Own work) [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons
brew definicji ozonosfera nie jest intensywnie wysycona ozonem. Największa koncentracja akurat w tej warstwie nie oznacza, że pierwiastka tego znajduje się w niej wyjątkowo dużo. Generalnie ozonu jest w atmosferze stosunkowo niewiele. Pomiędzy 20 a 35 km jego stężenie sięga 10 ppm. Dla porównania w czystym powietrzu przy powierzchni Ziemi nie przekracza 0,05 ppm, a w zanieczyszczonym 0,5 ppm.

Dziura ozonowa

Bezpośrednią przyczyną powstawania dziury ozonowejatomy chloru, które katalizują rozpad ozonu, przez co warstwa ozonowa przepuszcza coraz więcej promieniowania nadfioletowego. Obecność atomów chloru jest zaś powodowana przedostawaniem się do stratosfery tlenków azotu, fluorowców oraz chloro-fluorowęglików. Związki te są emitowane przez przemysł czy też urządzenia chłodnicze. Po dostaniu się do stratosfery reagują fotochemicznie z promieniowaniem ultrafioletowym i wytwarzają wspomniane wcześniej atomy chloru.
Główne zadanie ozonu to wyłapywanie cząsteczek niebezpiecznego promieniowania ultrafioletowego, tak aby docierało na powierzchnię Ziemi w mniejszej ilości Photo by Sonnie Hiles on Unsplash

Bibliografia

  1. Eldra Pearl Solomon, Linda R. Berg, Diana W. Martin, Claude A. Villee; “Biologia”; Multico Oficyna Wydawnicza, Warszawa 1996;
  2. Frederic P. Miller Agnes F. Vandome John McBrewster; “Earth's Atmosphere”; Alphascript Publishing, 2009;
  3. Aulay Mackenzie, Andy S. Ball, Sonia R. Virdee, ; “Ekologia. Krótkie wykłady”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2015;
  4. Edward A. Parson, ; “Protecting the Ozone Layer: Science and Strategy”; Oxford University Press, 2003;
  5. Edward R. Miller-Jones; “The Ozone Layer. Earth's Shield”; FastBook Publishing, 2012;
Legenda. Pokaż objaśnienia oznaczeń i skrótów
Szukaj
Oceń stronę
Ocena: 4.6
Wybór wg alfabetu:
a b c ć d e f g h i j k l ł m n o q p r s ś t u v w x y z ż ź
Pasaż zakupowy