Co to jest warstwa ozonu (tarcza)?

Tarcza ludzkości

Warstwa ozonowa (tarcza) jest częścią stratosfery Ziemi. Warstwa ozonowa znajduje się w dolnej części stratosfery, w przestrzeni między 20 a 30 km nad ziemią. Ozon stratosferyczny otrzymuje pierwszy cios promieniowania ultrafioletowego B Słońca i pochłania 97% do 99% średniej częstotliwości światła ultrafioletowego Słońca. Ozon (O3) jest obecny w całej atmosferze planety, ale jego stężenie w stratosferze wynosi średnio trzy cząsteczki ozonu na 10 milionów cząsteczek powietrza, co jest wartością znacznie wyższą w porównaniu z tą znajdowaną w innych części atmosfery.

Ozon: dobre i złe gazy

Ozon stratosferyczny, ozon wysoko nad naszymi głowami, nazywany jest również „dobrym ozonem”. Absorbuje większość biologicznie szkodliwego promieniowania ultrafioletowego (UV-B), osłaniając powierzchnię ziemi. Wiele badań eksperymentalnych na roślinach i zwierzętach, jak również badania kliniczne ludzi, wykazały szkodliwe skutki nadmiernej ekspozycji na promieniowanie UV-B. Istnieje jednak inny ozon, który znajduje się bezpośrednio na powierzchni Ziemi, a ten jest wichrzycielem. W kontakcie z florą i fauną ozon wykazuje swoją niszczycielską stronę, a tym samym różnorodność powierzchniowa gazu często nazywana jest „złym ozonem”. Ozon wzmacnia różne reakcje chemiczne, które powodują, że wysoki poziom ozonu jest toksyczny dla systemów biologicznych. U ludzi narażenie na ozon może powodować wszelkiego rodzaju problemy z sercem i układem oddechowym, a nawet może spowodować śmierć, jeśli narażenie jest wystarczająco poważne.

Zagubione promieniowanie

W 1913 roku francuscy fizycy Charles Fabry i Henri Buisson, dokonując pomiarów promieniowania spektralnego ze słońca, zauważyli, że ilość promieniowania, które dotarło do powierzchni Ziemi, nie była taka sama jak w momencie jej powstania. Dlatego teoretyzowali, że musi istnieć coś, co opóźnia to promieniowanie, gdy przesuwa się w dół przez ziemską atmosferę. Widmo brakującego promieniowania pokrywa się z widmem znanego pierwiastka chemicznego, ozonu. Odkrycie warstwy ozonowej doprowadziło do żmudnej serii badań przeprowadzonych przez brytyjskiego naukowca GMB Dobsona i innych, co zaowocowało wynalezieniem spektrofotometru. Zastosowanie tego instrumentu umożliwia pomiar ozonu stratosferycznego bezpośrednio z ziemi.

Sezonowe obrażenia

Zmiana pór roku znacząco wpływa na grubość warstwy ozonowej w stratosferze. Lata badań wykazały, że czynniki geograficzne wpływają również na twardość osłony ozonowej. Najmniej chroniona na świecie jest Antarktyda. W niektórych częściach Antarktydy tarcza może okresowo tracić do 60% swojej grubości. To dramatyczne wyczerpanie występuje podczas wiosny Antarktyki (od września do listopada), a cienka część atmosfery na tym obszarze jest znana jako „dziura ozonowa w Antarktydzie”. Podobne procesy zachodzą również w arktycznym regionie polarnym. Koniec zimy i wiosny na półkuli północnej w ciągu siedmiu lat ostatnich jedenastu lat pokazał znaczące wyczerpanie kolumny ozonowej w atmosferze ziemskiej.

Osłabiamy naszą własną ochronę

Wielu z nas widziało oznaczenie wolnej od CFC lub „przyjaznej dla ozonu” na opakowaniach urządzeń gospodarstwa domowego i narzędzi do pielęgnacji domu. Związki zubożające warstwę ozonową zawierają różne kombinacje pierwiastków chemicznych, takich jak brom, chlor, fluor, węgiel i wodór, i są często opisywane przez uogólnione określenie „fluorowęglowodory”. Związki zawierające tylko chlor, fluor i węgiel nazywane są „chlorofluorowęglowodorami”, zwykle w skrócie „CFC”. Czterochlorek węgla i metylochloroform są głównymi gazami zubożającymi warstwę ozonową, które są często stosowane w produkcji przemysłowej. Są one wykorzystywane w takich procesach przemysłowych, jak chłodzenie, klimatyzacja, spienianie, a także jako rozpuszczalniki. Inną grupę takich związków, halonów, stosuje się głównie jako środki gaśnicze.

Naprawianie dziury

Znaczne uszczuplenie warstwy ozonowej Antarktyki odkryto na początku lat 80-tych. Był to warunek podpisania protokołu montrealskiego. Do tej pory 196 krajów ratyfikowało protokół montrealski, który Kofi Annan, były sekretarz generalny Organizacji Narodów Zjednoczonych, nazwał najbardziej udaną międzynarodową umową środowiskową wszechczasów.