Alta Atmosfera

Principi

La formazione dell'ozono

Se non fosse per l'ozono stratosferico, la vita sulla terra non sarebbe possibile! L'ozono impedisce alla radiazione ultravioletta dannosa proveniente dal sole (luce con lunghezze d'onda inferiori a 320 nm) di raggiungere il suolo. Se le fosse permesso di raggiungere la terra, questa radiazione danneggerebbe fortemente le cellule di cui sono fatte piante e animali. L'ozono si è formato prima nell'atmosfera terrestre dopo il rilascio di ossigeno, tra 2000 e 600 milioni di anni prima che comparissero i primi uomini.
 

La formazione e distruzione dell'ozono

Nella stratosfera si trovano due forme di ossigeno. Ossigeno molecolare (O₂), che è composto da due atomi di ossigeno (O), e ozono (O₃) che, come si può vedere dalla sua formula chimica, è formato da 3 atomi di ossigeno. L'ozono si forma quando la radiazione ultravioletta intensa proveniente dal sole spezza O₂ in due atomi di ossigeno. Questi atomi di ossigeno altamente reattivi possono poi reagire con altri O₂ per formare O₃.

L'ozono è distrutto dalla radiazione solare in un modo analogo. La radiazione ultravioletta colpisce l'ozono e lo ridivide in ossigeno molecolare (O₂) e ossigeno atomico (O). L'atomo di ossigeno O reagisce poi con un'altra molecole di ozono per formare due molecole di ossigeno. 

Formazione ai tropici, accumulo nelle regioni polari

Poiché la radiazione solare è più forte sopra le regioni tropicali, la maggior parte dell'ozono si forma proprio qui. Il Sole non solo guida la formazione di ozono tropicale ma permette anche all'aria troposferica di salire ad altitudine più elevate proprio a queste latitudini.

Sebbene l'ozono sia prodotto ai tropici, qui le concentrazioni non sono particolarmente elevate in quanto la radiazione solare intensa fa sì che a queste latitudini anche la distruzione dell’ozono sia molto efficace. L'ozono è trasportato dai tropici verso i poli dove si accumula. In queste regioni L'ozono si può accumulare perché la radiazione solare non è abbastanza forte da favorire la distruzione di ozono. Se si esclude il periodo in cui si ha la formazione del buco dell'ozono primaverile sopra l’ Antartide in, i livelli di ozono sono generalmente più alti nelle fredde regioni subpolari. Le concentrazioni sono leggermente più basse ai poli, in particolare in inverno in quanto, in assenza di luce solare, non si può formare ulteriore altro ozono!

L'ozono assorbe la radiazione ultravioletta

L'assorbimento della radiazione ultravioletta durante i processi di formazione e distruzione dell'ozono nella stratosfera ha tre importanti conseguenze.

1. la quantità di radiazione ultravioletta che raggiunge le parti più basse dell'atmosfera è minore. Di conseguenza, la superficie terrestre risulta protetta dalla radiazione dannosa.
2. poiché la radiazione ultravioletta è importante sia per la formazione che per la distruzione dell'ozono, la quantità di ozono che si può accumulare è limitata
3. la radiazione ultravioletta è altamente energetica. Durante la reazione, questa energia è trasformata in calore provocando un riscaldamento della stratosfera. Questo è il motivo per cui l'andamento della temperatura nella stratosfera è opposto a quello che si ha nella troposfera.

Spessore dello strato di ozono

Il termine "strato di ozono" è spesso frainteso. In effetti non si tratta di un unico strato nell'atmosfera in cui è concentrato l'ozono. Piuttosto significa che la frazione di molecole di ozono che si trova nella stratosfera (ad altitudini tra 18 e 40 km) è più alta rispetto alla troposfera (che si trova sotto la stratosfera) o alla mesosfera (che si trova sopra). In realtà, solo circa 10 molecole per ogni milione di molecole di atmosfera sono molecole di ozono. Eppure il 90% di tutto l'ozono presente nell'atmosfera si trova nella stratosfera.

Unità Dobson (DU)

I livelli di ozono sono espressi quasi sempre in unità Dobson (UD). Un valore tipico è 300 UD è. Ma cosa significa? Se immaginiamo che tutte le molecole di ozono nell'atmosfera siano concentrate in un unico strato sottile a livello del suolo (piuttosto che essere sparse in tutta la stratosfera e troposfera) allora lo spessore di questo strato sarebbe circa 3 mm. Poiché 1 UD è equivalente ad uno strato puro di molecole di ozono spesso 0,01 mm, uno strato di ozono di 3 mm è equivalente ad un valore di 300 UD.

6. Mappa attuale dell'ozono attuale, fornita dal Servizio di Meteorologico Canadese.
Cliccare per una visuale più larga!

A proposito di questa pagina:

autore: Dr. Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, Germany.
revisione scientifica: Dr. John Crowley - Max Planck Institute for Chemistry, Mainz - 2004-05-06
revisione didattica: Henrick Forster and students - Nordpfalz Gymnasium, Kirchheim-Bolanden - March 2004
ultima pubblicazione: 2009-03-23