Озоновий шар

У різних шари атмосфери  є шар, концентрація озону якого є найвищою на всій планеті. Це так званий озоновий шар. Ця територія розташована в стратосфері приблизно на 60 км над рівнем моря це має необхідні наслідки для життя на планеті.

З викидом певних шкідливих газів в атмосферу людиною, цей шар зазнав витончення, що загрожувало його функції для життя на планеті. Однак до цього дня це, здається, перекомпонується. Ви хочете знати, яку функцію виконує озоновий шар і наскільки він важливий для людини?

Озоновий газ

Щоб почати знати, яку функцію виконує озоновий шар, ми повинні спочатку знати властивості газу, який його складає: озоновий газ. Його хімічна формула - O3, і це алотропна форма кисню, тобто одна з форм, у якій він може бути знайдений у природі.

Озон - це газ, який при звичайних температурах і тиску розкладається на звичайний кисень. Так само він видає проникливий сірчаний запах, а його забарвлення м’яко-синюшний. Якби озон знаходився на земній поверхні це було б токсично для рослин і тварин. Однак він існує природним чином в озоновому шарі, і без такої високої концентрації цього газу в стратосфері ми не змогли б вийти назовні.

Роль озонового шару

Озон є важливим захисником життя на поверхні Землі. Це пов’язано з його функцією захисного фільтра проти ультрафіолетового випромінювання Сонця. Озон відповідає за поглинання в основному сонячних променів, що знаходяться в довжина хвилі від 280 до 320 нм.

Коли ультрафіолетове випромінювання Сонця потрапляє на озон, молекула розпадається на атомарний кисень і загальний кисень. Коли загальний і атомарний кисень знову зустрічаються в стратосфері, вони знову з’єднуються, утворюючи молекулу озону. Ці реакції постійні в стратосфері, і озон і кисень співіснують одночасно.

Хімічні характеристики озону

Озон - це газ, який можна виявити під час штормів та поблизу обладнання високої напруги чи іскри. Наприклад, у змішувачах, коли іскри утворюються контактом щіток, утворюється озон. Його легко розпізнати за запахом.

Цей газ може конденсуватися і здаватися дуже нестійкою рідиною синього кольору. Однак, якщо він замерзне, він буде мати чорно-фіолетовий колір. У цих двох станах це дуже вибухонебезпечна речовина, враховуючи її велику окислювальну здатність.

Коли озон розкладається на хлор, він здатний окиснювати більшість металів і, хоча його концентрація дуже низька на земній поверхні (лише близько 20 ppb), він здатний окислювати метали.

Він важчий і активніший за кисень. Він також більш окислювальний, саме тому його використовують як дезінфікуючий та бактерицидний засіб, внаслідок окислення бактерій, що це впливає. Він використовувався для очищення води, знищення органічних речовин або повітря в лікарнях, підводних човнах тощо.

Як у стратосфері утворюється озон?

Озон виробляється головним чином, коли молекули кисню піддаються великій кількості енергії. Коли це трапляється, ці молекули стають атомарними вільними радикалами кисню. Цей газ надзвичайно нестійкий, тому, коли він стикається з іншою поширеною молекулою кисню, він зв’язується з утворенням озону. Ця реакція відбувається кожні дві секунди або близько того.

У цьому випадку джерелом енергії, яке підпадає під загальний кисень, є ультрафіолетове випромінювання сонця. Ультрафіолетове випромінювання дисоціює молекулярний кисень на атомарний. Коли атомні і молекулярні молекули кисню зустрічаються і утворюють озон, він по черзі руйнується під дією самого ультрафіолетового випромінювання.

Озоновий шар знаходиться постійно створення та руйнування молекул озону, молекулярний кисень та атомарний кисень. Таким чином створюється динамічна рівновага, в якій озон руйнується і утворюється. Отак озон діє як фільтр, який не пропускає це шкідливе випромінювання на поверхню Землі.

Озоновий шар

Сам термін "озоновий шар" загалом неправильно розуміють. Тобто концепція полягає в тому, що на певній висоті в стратосфері існує висока концентрація озону, який покриває і захищає Землю. Більш-менш це зображено так, ніби небо вкрите хмарним шаром.

Однак це не зовсім так. Правда полягає в тому, що озон не концентрується в товщі і не знаходиться на певній висоті, а навпаки, що це дефіцитний газ, який сильно розбавляється в повітрі, і який, крім того, з’являється від землі до стратосфери . Те, що ми називаємо "озоновим шаром", - це область стратосфери, де знаходиться концентрація молекул озону є відносно високим (кілька частинок на мільйон) і набагато вище, ніж інші концентрації озону на поверхні. Але концентрація озону порівняно з концентрацією інших газів в атмосфері, таких як азот, є незначною.

Якщо озоновий шар зникне, ультрафіолетові промені Сонця потраплять безпосередньо на земну поверхню без будь-якого типу фільтра і спричинять стерилізацію поверхні знищуючи все земне життя. 

Концентрація газу озону в озоновому шарі становить приблизно 10 частин на мільйон. Концентрація стратосферного озону змінюється залежно від висоти, але вона ніколи не перевищує ста тисячних атмосфери, в якій він знаходиться. Озон - це настільки дефіцитний газ, що, якби миттєво нам потрібно було відокремити його від решти повітря і притягнути до землі, то він би мав товщину лише 3 мм.

Руйнування озонового шару

Озоновий шар почав погіршуватися ще в 70-х роках, коли було помічено шкідливу дію газів оксиду азоту на нього. Ці гази викидалися надзвуковими літаками.

Закис азоту реагує з озоном, утворюючи оксид азоту та загальний кисень. Хоча це трапляється, дія на озоновий шар мінімальна. Гази, які дійсно пошкоджують озоновий шар, є ХФУ (хлорфторуглероди). Ці гази є результатом використання синтетичних хімічних речовин.

Вперше поняття про руйнування озонового шару було відоме в 1977 році в Антарктиді. У 1985 році можна було виміряти, що шкідливе ультрафіолетове випромінювання Сонця збільшилося в 10 разів і що озоновий шар над Антарктидою зменшився на 40%. Звідти саме тоді почали говорити про озонову діру.

Розрідження озонового шару довгий час було загадкою. Пояснення, пов’язані із сонячними циклами або динамічними характеристиками атмосфери, здаються необгрунтованими, і сьогодні здається доведеним, що це пов’язано зі збільшенням викидів фреону (хлорфторуглероду або ХФУ), газ, що використовується в аерозольній промисловості, пластики та контури кондиціонування та охолодження.

ХФУ є дуже стабільними газами в атмосфері, оскільки вони не є ні токсичними, ні займистими. Це дає їм довге життя, дозволяючи знищувати молекули озону, які довго перебувають на вашому шляху.

Якби озоновий шар був зруйнований, збільшення ультрафіолетового випромінювання спричинило б катастрофічну серію біологічних реакцій, таких як збільшення частоти інфекційних захворювань та раку шкіри.

З іншого боку, виробництво парникових газів (що викидаються з поверхні Землі в основному дією людини), що генерують т.зв. "Парниковий ефект", це призведе до глобального потепління з регіональними змінами температури, що призведе до підвищення рівня моря в результаті, серед інших факторів, поступового танення великих мас полярного льоду.

Це як риба, яка кусає хвіст. Чим більша кількість сонячного випромінювання, що впливає на земну поверхню, тим більший вплив на температуру. Якщо додати наслідки глобального потепління, спричинені посиленням парникового ефекту та більшою частотою ультрафіолетових променів від Сонця на крижані маси, такі як Антарктида, можна побачити, що Земля занурена в перегрів, що підживлюється всім цим.

Як бачите, озоновий шар має життєво важливе значення для життя на планеті як для людей, так і для рослинності та тварин. Підтримка озонового шару в належному стані є пріоритетом, і для цього уряди повинні продовжувати працювати над забороною викидів газів, що руйнують озон.