שכבת האוזון

בשונה שכבות של האטמוספירה  יש שכבה שריכוז האוזון שלה הוא הגבוה ביותר על פני כדור הארץ כולו. זוהי שכבת האוזון כביכול. אזור זה ממוקם בסטרטוספירה כ -60 ק"מ מעל פני הים יש לו השפעות הכרחיות לחיים על פני כדור הארץ.

עם פליטת גזים מזיקים מסוימים לאטמוספירה על ידי בני אדם, שכבה זו עברה דילול שסיכן את תפקידה לחיים על פני כדור הארץ. עם זאת, עד היום נראה שהוא מחבר את עצמו מחדש. האם אתה רוצה לדעת איזו פונקציה יש לשכבת האוזון וכמה היא חשובה לבני אדם?

גז אוזון

כדי להתחיל לדעת איזו פונקציה יש לשכבת האוזון, עלינו לדעת תחילה את תכונות הגז המרכיב אותה: גז אוזון. הנוסחה הכימית שלו היא O3, והיא הצורה האלוטרופית של חמצן, כלומר אחת השיטות בהן ניתן למצוא אותה בטבע.

אוזון הוא גז שמתפרק לחמצן רגיל בטמפרטורות ולחץ רגילים. כמו כן, הוא משחרר ריח גופרית חודר וצבעו כחלחל רך. אם האוזון היה על פני כדור הארץ זה יהיה רעיל לצמחים ובעלי חיים. עם זאת, הוא קיים באופן טבעי בשכבת האוזון וללא ריכוז גבוה זה של גז זה בסטרטוספירה לא נוכל לצאת החוצה.

תפקידה של שכבת האוזון

האוזון הוא מגן חשוב על החיים על פני כדור הארץ. זאת בשל תפקודו כמסנן מגן מפני קרינה אולטרה סגולה מהשמש. האוזון אחראי על ספיגתם בעיקר של קרני השמש הנמצאות ב אורך הגל שבין 280 ל -320 ננומטר.

כאשר הקרינה האולטרה סגולה של השמש נופלת על אוזון, המולקולה מתפרקת לחמצן אטומי ולחמצן נפוץ. כאשר חמצן נפוץ אטומי נפגש שוב בסטרטוספירה הם מצטרפים מחדש ויוצרים מולקולת אוזון. תגובות אלה קבועות בסטרטוספירה ואוזון וחמצן מתקיימים במקביל.

מאפיינים כימיים של אוזון

אוזון הוא גז שניתן לגלות בסופות חשמל ובקרבת ציוד מתח גבוה או ניצוץ. לדוגמא, במערבלים, כאשר נוצרים ניצוצות על ידי מגע המברשות, מייצרים אוזון. ניתן לזהות אותו בקלות על ידי הריח.

גז זה יכול להתעבות ולהופיע כנוזל כחול מאוד לא יציב. עם זאת, אם הוא קופא הוא יציג צבע שחור-סגול. בשני מצבים אלה זהו חומר נפץ מאוד בהתחשב בכוח החמצון הרב שלו.

כאשר האוזון מתפרק לכלור הוא מסוגל לחמצן את רוב המתכות ולמרות שריכוזו קטן מאוד על פני כדור הארץ (כ -20 ppb בלבד), הוא מסוגל לחמצן מתכות.

הוא כבד ופעיל יותר מחמצן. זה גם מחמצן יותר, ולכן משתמשים בו כחומר חיטוי וקוטל חיידקים, בגלל חמצון החיידקים שמשפיעים על כך. הוא שימש לטיהור מים, להשמדת חומרים אורגניים, או לאוויר בבתי חולים, בצוללות וכו '.

כיצד נוצר אוזון בסטרטוספירה?

אוזון מיוצר בעיקר כאשר מולקולות חמצן נתונות לכמויות גדולות של אנרגיה. כשזה קורה, המולקולות הללו הופכות לרדיקלים חופשיים של חמצן אטומי. גז זה אינו יציב ביותר, ולכן כאשר הוא נתקל במולקולת חמצן נפוצה אחרת, הוא נקשר ליצירת אוזון. תגובה זו מתרחשת כל שתי שניות בערך.

במקרה זה, מקור האנרגיה המכיל את החמצן המשותף הוא קרינת השמש האולטרה סגולה. קרינה אולטרה סגולה היא שמנתקת חמצן מולקולרי לחמצן אטומי. כאשר מולקולות חמצן אטומיות ומולקולריות נפגשות ויוצרות אוזון, הוא נהרס בתורו על ידי פעולת הקרינה האולטרה סגולה עצמה.

שכבת האוזון ברציפות יצירת והשמדת מולקולות אוזון, חמצן מולקולרי וחמצן אטומי. באופן זה נוצר שיווי משקל דינמי בו האוזון נהרס ונוצר. כך משמש האוזון כמסנן שאינו מאפשר לקרינה מזיקה זו לעבור על פני כדור הארץ.

שכבת האוזון

המונח "שכבת אוזון" עצמו בדרך כלל לא מובן בצורה לא נכונה. כלומר, הרעיון הוא שבגובה מסוים בסטרטוספירה יש ריכוז גבוה של אוזון המכסה ומגן על כדור הארץ. פחות או יותר הוא מיוצג כאילו השמים היו מכוסים בשכבה מעוננת.

עם זאת, זה לא כך. האמת היא שאוזון אינו מרוכז בשכבה, ואינו ממוקם בגובה ספציפי, אלא שמדובר בגז דליל המדולל מאוד באוויר ושנוסף לכך נראה מהאדמה אל מעבר לסטרטוספירה . מה שאנו מכנים "שכבת האוזון" הוא אזור בסטרטוספירה בו ריכוז מולקולות האוזון הוא גבוה יחסית (כמה חלקיקים למיליון) וגדולים בהרבה מריכוזי האוזון האחרים על פני השטח. אך ריכוז האוזון בהשוואה לזה של גזים אחרים באטמוספירה כמו חנקן, הוא זעיר.

אם שכבת האוזון תיעלם, קרני השמש האולטרה סגולות היו פוגעות ישירות על פני האדמה ללא כל סוג של פילטר ויגרמו לעיקור פני השטח, להשמיד את כל החיים הארציים. 

ריכוז גז האוזון בשכבת האוזון הוא של כ -10 חלקים למיליון. ריכוז האוזון הסטרטוספרי משתנה עם הגובה, אך הוא לעולם אינו יותר ממאה אלפית האטמוספירה בה הוא נמצא. אוזון הוא גז כה נדיר, שאם בשלב מסוים היינו מפרידים אותו משאר האוויר ונמשוך אותו לקרקע, הוא יהיה בעובי של 3 מ"מ בלבד.

הרס שכבת האוזון

שכבת האוזון החלה להתדרדר עוד בשנות ה -70, כאשר נראתה פעולתם המזיקה של גזי תחמוצת החנקן עליה. גזים אלה גורשו על ידי מטוסים על קוליים.

תחמוצת החנקן מגיב עם אוזון וכתוצאה מכך נוצר תחמוצת החנקן וחמצן נפוץ. למרות שזה קורה, הפעולה על שכבת האוזון היא מינימלית. הגזים שפוגעים באמת בשכבת האוזון הם CFC (כלור-פלואור-פחמנים). גזים אלה הם תוצאה של שימוש בכימיקלים סינתטיים.

הפעם הראשונה בה נודעה התדלדלות שכבת האוזון הייתה בשנת 1977 באנטארקטיקה. בשנת 1985 ניתן היה למדוד כי הקרינה האולטרה סגולה המזיקה מהשמש גדלה פי 10 וכי שכבת האוזון מעל אנטארקטיקה ירד ב 40%. משם זה כשהתחיל לדבר על חור האוזון.

דילול שכבת האוזון היה זמן רב בגדר תעלומה. הסברים הקשורים למחזורי השמש או למאפיינים הדינמיים של האטמוספירה נראים מופרכים וכיום נראה שהוכח כי זה בגלל העלייה בפליטת פריאון (כלורופלואור פחמן או CFC), גז המשמש בתעשיית האירוסול, פלסטיק ומעגלי קירור ומיזוג אוויר.

CFC הם גזים יציבים מאוד באטמוספירה, מכיוון שהם אינם רעילים ואינם דליקים. זה נותן להם חיים ארוכים ומאפשר לך להרוס מולקולות אוזון שנמצאות בדרכך זמן רב.

אם שכבת האוזון תושמד, העלייה בקרינת ה- UV תגרום לסדרה קטסטרופלית של תגובות ביולוגיות כגון העלייה בשכיחות מחלות זיהומיות וסרטן העור.

מצד שני, ייצור גזי חממה (הנפלטים על פני כדור הארץ על ידי פעולתו של האדם בעיקר) המייצרים את מה שמכונה "אפקט החממה", זה יביא להתחממות כדור הארץ עם שינויים אזוריים בטמפרטורה, אשר יביאו לעליית מפלס הים כתוצאה, בין היתר, מהתכה הדרגתית של מסות גדולות של קרח קוטבי.

זה כמו הדג שנושך את זנבו. ככל שכמות הקרינה הסולארית שמשפיעה על פני כדור הארץ גדולה יותר, כך ההשפעה על הטמפרטורות גדולה יותר. אם נוסיף את השפעות ההתחממות הגלובלית הנגרמת כתוצאה מהעלייה באפקט החממה והשכיחות הגבוהה יותר של קרני UV מהשמש על מסות קרח כמו אנטארקטיקה, אנו יכולים לראות שכדור הארץ שקוע במצב של התחממות יתר מונעת מכל זה.

כפי שאתה יכול לראות, לשכבת האוזון יש חשיבות חיונית לחיים על פני כדור הארץ, הן עבור בני האדם והן עבור הצמחייה ובעלי החיים. שמירת שכבת האוזון במצב טוב היא בראש סדר העדיפויות ולשם כך, על הממשלות להמשיך לעבוד על איסור פליטת גזים המשמידים אוזון.