
|
![]() |
StratosferaDowiedz się więcej! |
Ozon stratosferyczny: historia odkrycia, procesy powstawania i pochłanianie promieniowaniaNasza wiedza na temat ozonu stratosferycznego zaczęła się znacząco powiększać dopiero po roku 1980. Powodem zintensyfikowania badań było odkrycie dziury ozonowej w 1985 r. Niniejszy tekst przedstawia historię badań chemicznych dotyczących stratosfery.
|
Odkrycie ozonu i pierwsze pomiaryBadania ozonu mają dość długą historię. W 1840 r. chemik Christian Friedrich Schönbein odkrył gaz tworzący się w czasie wyładowań elektrycznych i nazwał go ozonem (czyli pachnącym). Szybko okazało się, że ozon jest naturalnym składnikiem powietrza. Pierwsza metoda pomiaru stężenia tego gazu została opracowana przez samego Schönbeina, ale wkrótce została ona udoskonalona w Obserwatorium Mt. Souris w Paryżu. Stamtąd pochodzi pierwsza seria pomiarowa (1876-1910), która dziś pozwala najlepiej ocenić jakie było stężenie ozonu w warstwie granicznej atmosfery w epoce przed przemysłowej. |
![]() |
|
|
![]() |
W 1879 r. odkryto, że spektrum promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi wykazuje znaczące załamanie w zakresie UV, a w 1880 r. udowodniono, że ozon silnie pochłania promieniowanie z tego zakresu, i że to on może być za to odpowiedzialny. Ilość ozonu znajdująca się w niższych warstwach troposfery nie mogła jednak stanowić wyjaśnienia dla małej ilości promieniowania UV docierającego do Ziemi. Sformułowano zatem założenie, że większość ozonu musi się tworzyć w wyższych warstwach atmosfery. Podstawowe i najważniejsze badania zostały wykonane przez Gordona Dobsona w latach 20. XX wieku. Skonstruował on spektrometr nazwany jego nazwiskiem, który od 1929 r. był używany do pomiarów całkowitego stężenia ozonu, a dziś jest stopniowo zastępowany przez nowocześniejsze metody, ale ciągle pozostaje w użyciu. Aby dowiedzieć się więcej o działaniu spektrometru Dobsona proszę kliknąć |
|
![]() |
Reakcje ChapmanaJak jednak tworzy się i rozpada ozon? W latach 1929-1930 S. Chapman opublikował teorię tworzenia się i zaniku ozonu. Reakcje te są nazywane cyklem Chapmana lub reakcjami Chapmana. 3 O2 -> 2 O3 oraz 2 O3 -> 3 O2
|
Pochłanianie UVTo, czy wiązanie atomowe może zostać rozbite przez promieniowanie zależy od tego jaki zakres promieniowania może pochłaniać dana cząsteczka. Tlen pochłania w zakresie wysoko energetycznego UV-C, ozon w zakresie nieco mniej energetycznego UV-B. Promieniowanie o dłuższych zakresach fal częściowo przechodzi przez atmosferę i dociera do powierzchni Ziemi. |
![]() |
|
Niewielka ilość UV-B dociera jednak do powierzchni Ziemi, dzięki czemu tworzą się rodniki OH, które oczyszczają troposfera. Promieniowanie to ma ponadto bardzo ważne znaczenie dla organizmów żywych; powoduje np. powstawanie opalenizny, ale może także niszczyć DNA.
|
Niszczenie ozonu przez rodnikiStopniowo okazało się, że wyniki pomiarów koncentracji ozonu nie mogą być wyjaśnione tyko przy pomocy prostych reakcji Chapmana. Od 1970 r. Crutzen, Molina, Rowland (laureaci nagrody Nobla w 1995 r.) i inni naukowcy rozwijali teorię udziału tlenków azotu i rodników halogenowych w reakcjach tworzenia się i rozpadu ozonu. Molina i Rowland już w roku 1974 odkryli, że chlorofluorowęglowodory niszczą ozon. |
![]() |
|
|
![]() |
Ozon jest niszczony nie tylko wskutek fotolizy, ale także wskutek reakcji z udziałem składnika X W latach 70. XX wieku wiedziano już, że działalność gospodarcza ludzi powoduje uwalnianie do atmosfery związków zawierających halogeny. W związku z tym prognozowano powolny spadek koncentracji ozonu. Jednakże procesy zachodzące w stratosferze nie były jeszcze dostatecznie dobrze poznane i dlatego nie przewidziano tak drastycznego ubytku ozonu i powstania dziury ozonowej nad Antarktydą, jakie odkryto w roku 1985. |
O tej stronie:
|
Recenzent: Dr. Christoph Brühl - Max Planck Institute for Chemistry, Moguncja, Niemcy
Konsultacja dydaktyczna: Michael Seesing - Uni Duisburg - 2003-08-07
Ostatnia aktualizacja: 2007-03-15
Tłumaczenie na język polski: Dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków