Ozonlaget er en del af stratosfæren i en højde af 20 til 40 km (i tropiske breddegrader 25-30 km , i tempererede breddegrader 20-25 , i polar 15-20 ), med det højeste indhold af ozon (et stof, hvis molekyle består af tre oxygenatomer, O 3 ), dannet som følge af solens UV-strålings påvirkning på molekylær oxygen (O 2 ). På samme tid, med den største intensitet, netop på grund af processerne med nedbrydning af ilt, hvis atomer derefter danner ozon, sker absorptionen af den nære (til det synlige lys) del af solspektrets ultraviolette lys. Derudover fører dissociationen af ozon under påvirkning af ultraviolet stråling til absorptionen af dens hårdeste del.
Omkring 90 % af atmosfærisk ozon findes i stratosfæren, hovedsageligt i en højde på 20 til 40 km over jordens overflade. Dens koncentration i stratosfæren er mellem 2 og 8 dele pr. million. Den samlede mængde af ozon i atmosfæren er sådan, at hvis det var muligt at flytte det hele til havoverfladen og koncentrere det til atmosfærisk tryk ved 0 °C, ville det optage et lag kun 3 mm højt (dette svarer til 300 Dobson-enheder eller 300 × 2,69 × 10 16 ozonmolekyler pr. kvadratcentimeter af jordens overflade). Til sammenligning ville hele atmosfæren komprimeret under normalt tryk danne et lag på 8 km . Ozonlaget absorberer fra 97 til 99 % af solstrålingen i bølgelængdeområdet fra 200 til 315 nm.
Meget farlig ultraviolet i UV-c-området ( 100-280 nm ) absorberes næsten fuldstændigt af oxygen ( <200 nm med dannelse af monooxygen og yderligere ozon) og ozon ( 200-280 nm ) i de øverste lag af atmosfæren, over 35 km. UV-b området ( 280-315 nm ), som forårsager solskoldning og hudkræft, absorberes næsten fuldstændigt af ozon, kun få procent når Jordens overflade, og i langbølget del af dette område, mens de er i en bølgelængde på 290 nm er ozonlagets absorptionskoefficient 3,5× 108 . UV-a-området ( 315-400 nm ), tættest på synligt lys ( 400-700 nm ), absorberes næsten ikke (se fig.) [1] .
På grund af opvarmningen af luften på grund af absorptionen af sollys af ozon, sker der en temperaturinversion, det vil sige en stigning i temperaturen med højden. Således er troposfæren og stratosfæren adskilt af tropopausen , og blanding af luft mellem disse lag af atmosfæren er vanskelig.
Ozonlaget blev dannet i jordens atmosfære for 1,85-0,85 milliarder år siden, da der ophobes tilstrækkeligt med ilt i det på grund af fotosyntese [2] . Først efter dannelsen af ozonlaget kunne liv (inklusive planter) dukke op fra havene [3] ; uden dette ville højt udviklede livsformer som pattedyr, herunder mennesker, ikke være opstået.
Opdagerne af ozonlaget var de franske fysikere Charles Fabry og Henri Buisson . I 1912 lykkedes det dem at bruge spektroskopiske målinger af ultraviolet stråling til at bevise eksistensen af ozon i lagene af atmosfæren fjernt fra Jorden.
Ved hjælp af data fra det ultraviolette spektrometer ombord på Venus Express orbiter har astronomer opdaget ozonlaget i Venus atmosfære [4] [5] .
Mekanismen for dannelse og forbrug af ozon blev foreslået af Sidney Chapman i 1930 og bærer hans navn.
Ozondannelsesreaktioner:
Fotolyse af molekylært oxygen sker i stratosfæren under påvirkning af ultraviolet stråling med en bølgelængde på 175-200 nm og op til 242 nm .
Ozon forbruges i reaktionerne af fotolyse og interaktion med atomær oxygen:
Ud over de reaktioner, der indgår i Chapman-mekanismen, er der en række andre reaktioner, der fører til ødelæggelse af ozon. De er alle kombineret i flere familier, hvoraf de vigtigste er nitrogen, oxygen (fra Chapman-mekanismen), brint og halogen. Disse reaktioner er katalytiske cyklusser, så de kaldes også de tilsvarende cyklusser.
Nitrogencyklus (NOx ) :
Brintkredsløb (HO x ):
Klorcyklus (ClO x ):
Andel i ozonforbrug af forskellige kemiske familier i forskellige højder: [6]
Tryk, hPa | nitrogenholdige | ilt | brint | halogen |
---|---|---|---|---|
1,31 | 0,10 | 0,26 | 0,41 | 0,21 |
3,78 | 0,50 | 0,14 | 0,11 | 0,25 |
8,93 | 0,68 | 0,11 | 0,08 | 0,13 |
21.9 | 0,46 | 0,12 | 0,19 | 0,20 |
55,8 | 0,12 | 0,03 | 0,48 | 0,14 |
Andelen af stratosfærisk ozons halogennedbrydningsvej er steget som følge af menneskelige aktiviteter, hvilket fører til dannelsen af ozonhuller . I 1994 udråbte FN's Generalforsamling den 16. september til den årlige internationale dag for bevarelse af ozonlaget .
Måleenheden for tykkelsen af ozonlaget er Dobson-enheden (DU).
Ordbøger og encyklopædier | ||||
---|---|---|---|---|
|
Jordens atmosfære | |
---|---|
Atmosfærens struktur | |
se også |