|
|
 |
|
|
|
|
| |
|
|
|
Felső légkör
Alap |
Az ózon kialakulása
Bolygónkon a bioszféra, az állatok és természetesen az emberi élet a sztratoszférában lezajló ózonképződés révén vált lehetségessé. Az ózon megvéd minket az UV-C és UV-B napsugárzástól (320 nm-nél kisebb hullámhosszúságú sugárzás), ami károsítja a biomolekulákat. A földtörténetben az ózon az oxigén megjelenése után képződhetett körülbelül 2000 és 600 millió évvel ezelőtt. De hogyan?
|
|
|
|
|
|
 |
|
|
1. ózon fotoszintézis - a napfény felbontja az oxigén molekulákat, ami ózon kialakulásához vezet
|
|
|
UV sugárzás irányítja az ózon kialakulását és bomlását
A sztratoszférában az oxigén két formája található: normál oxigén O2, ami két oxigén atomot tartalmaz, és az ózon O3, ami három oxigén atomot tartalmaz. Intenzív UV sugárzás szükséges, hogy egyik formából a másikba való átmenet megtörténhessen. Ez az oxigén molekulában a két oxigén atom közötti O-O kötést bontja. Az O atom reakcióba lép az oxigénnel (és energetikai okok miatt egy harmadik M molekulával) és ózont hoz létre. Ez az UV sugárzás (sárga nyíl) a Napból származik.
|
 |
|
|
2. Ózon fotolízis - bomlás napfény hatására
|
|
|
Hasonló módon, fotolízis révén az ózon szétbomlik, ha az ózon molekula O-O kötését felbontja a napfény. Ebben az esetben az oxigén atom másik ózon molekulával lép reakcióba, és két oxigén molekulát hoz létre.
Képződés a trópusokon, felhalmozódás a sarki területeken
Mivel a napsugárzás a trópusokon a legerősebb, itt képződik a legtöbb ózon. Azonban a trópusokon a Nap nemcsak az ózonképződést kormányozza, hanem a troposzférikus levegő mozgását magasabb szélességek felé. |
Az ózon elszállítódik az Egyenlítőtől a sarkok felé, ahol a hideg szubpoláris területeken felhalmozódik. Az eEgyenlítőn az ózonképződés, valamint a fotokémiai bomlás is gyors. Ezért az ózon itt nem tud felhalmozódni. A szubpoláris területeken azonban, a fotokémiai bomlás lassú, az Egyenlítő felőli szállítás pedig fontos forrás. Az értékek a pólusokon alacsonyabbak, különösen télen, amikor a sarki éjszaka folyamán nincsen ózonképződés. Ennek következtében a legmagasabb értékeket a poláris területek fölött figyelték meg, mindaddig, míg az egész rendszert az anktartiszi tavasz idején az ózonlyuk kialakulása meg nem zavarta.
3. A jobboldali ábra az ózonszállítás elméletét mutatja. A belefoglalt szimuláció mutatja a mért ózon eloszlást a sarkvidék és az Egyenlítő között (alacsony értékek = kék, magas értékek = piros). Nyilvánvaló, hogy az egyenlítői levegő alacsony ózontartalmú levegő a nagyobb magasságok felé halad. Adatok GOME-ból (DLR, IUP Bréma).
Kattints a képre a nagyításhoz (100 K)!
|
|
|
 |
|
|
4. Az ózon abszorpciója összehasonlítva más légköri összetevők abszorpciójával a napsugárzás UV tartományában.
forrás: átvéve: Chemie Didaktik Duisburgi Egyetemtől
|
|
|
Az ózon UV sugárzás abszorpciója
Ugyanaz az UV sugárzás, ami szükséges az ózonkeletkezéshez, elnyelődik az ózonréteg molekulái révén. Ennek három következménye van:
1) Ez a sugárzás nem éri el a légkör alacsonyabb részeit, és így a Föld felszíne védve van.
2) A felhalmozódó ózon mennyisége korlátozott. A növekvő ózon koncentrációval a bomlás valószínűsége is nő. Ez egyensúly kialakulásához vezet.
3) Az UV sugárzásnak energiája van. Az energia hősugárzássá alakul, és a sztratoszféra melegedéséhez vezet. Ez az oka, hogy a tropopauza felett a hőmérséklet változása ellenkező irányúvá válik.
|
Az ózonréteg vastagsága
Az ózonréteg kifejezés gyakran félreértik. Az ózonréteg azt jelenti, hogy összehasonlítva az alatta lévő troposzférával és a felette lévő mezoszférával, az ózon molekulák aránya magasabb a sztratoszféra 18 és 40 km közötti magasságában. Azonban ez az arány természetesen nagyon alacsony összehasonlítva a nitrogénnel és az oxigénnel. Nem több mint 10 molekula ózon 1 millió molekulából. De mivel az ózon a troposzférában még kevesebb, és a légköri ózon 90 %-a a sztratoszférában található, ezért hívjuk ezt a részt ózonrétegnek. Ez nem azt jelenti, hogy valahol a légkörben egy vékony ózonhártya található.
|
Dobson egység (DU)
Az ózont gyakran Dobson egységekben (DU) mérik. 300 DU az átlagos érték. Ez mit jelent? Ha feltesszük, hogy az összes ózon molekula nem lenne szétszóródva a teljes sztratoszférában és a 10 %-a a troposzférában, hanem egy vékony réteget képezne a földfelszínen, a réteg vastagsága körülbelül 3 mm (= 300 DU) lenne. 1 DU = 0.01 mm tiszta ózonréteg a Föld felszínén.
|
|
|
Az oldalról:
Szerző: Dr. Elmar Uherek - MPI for Chemistry, Mainz
pedagógiai lektor: Michael Seesing - Duisburgi Egyetem - 2003-07-02, Dr. Ellen K. Henriksen - Osloi Egyetem
tudományos lektor: Dr. John Crowley - MPI for Chemistry, Mainz 2004-05-06
pedagógiai lektor: Hendrik Förster & diákjai, Nordpfalz Gymnasium Kirchheim-Bolanden - 2004 március
utolsó javítás: 2004-05-10
|
|
|
|
