14.1.2023.

Ozonske rupe i kako nastaju?

Ozonska rupa

Kako nastaju ozonske rupe

Sve brojniji su primjeri negativnog utjecaja čovjeka i njegovih djelatnosti na klimu našeg planeta. Jedan od alarmantnih učinaka takvih štetnih djelovanja je problem ozonskaih rupa.

Ozon

Prvo, definirajmo Ozon na brzinu . Ozon u atmosferi je blijedoplavi plin kemijske formule O3, što znači da se ozon sastoji od tri atoma kisika. Nasuprot tome, kisik koji udišemo sastoji se od dva atoma kisika ili O2. Postoji nekoliko načina za stvaranje molekule ozona, ali u atmosferi se ozon gotovo uvijek prirodno stvara iz kisika. Plin se raspada na atome koji se zatim spajaju u ozon. Da bi se stvorio Ozon potrebna su dva uvjeta:

1. Vrlo visoke temperature (na primjer, tijekom pražnjenja munje)

2. Pod utjecajem UV zračenja.

Ozon je relativno nestabilna molekula, pa kada se jednom formira, ponovno se raspada na atome u roku od nekoliko minuta. Ironično, molekule ozona neprestano se stvaraju i uništavaju UV zračenjem, stvarajući nešto što se najbolje opisuje kao "ozonski ciklus". Ozonski omotač iznad Zemlje.

Kisik aktivno apsorbira UV zračenje koje dolazi sa Sunca. Na višim nadmorskim visinama (preko 30 km), gdje je broj atoma kisika vrlo nizak, ozon se ne stvara. Ali u stratosferi (nadmorska visina između 20-30 km) zrak je prilično gust i sadrži dovoljno atoma kisika za stabilne kemijske cikluse. Tu nastaje ozon koji se uništava UV zračenjem, a u tim reakcijama ozon apsorbira zračenje (vrlo bitan učinak ozona za opstanak života na zemlji).

Važno je znati da gotovo svo UV zračenje apsorbira ozon u stratosferi i ono nikada ne dopire do površine Zemlje. To objašnjava zašto ima vrlo malo ozona blizu površine zemlje. Područje zemljine stratosfere u kojem se stvara ozon naziva se ozonski omotač. Ultraljubičasto zračenje, koje apsorbira ozon, štetno je za sva živa bića, pa nas ozon štiti od njegovog negativnog utjecaja odnosno drži na životu.

Ozonska rupa

Debljina Zemljinog ozonskog omotača mjeri se u Dobsonovim jedinicama (DU). Ako "rasprostremo" sav atmosferski ozon po površini Zemlje (pri normalnom atmosferskom tlaku i temperaturi), tada će jedna Dobsonova jedinica biti jednaka 10 mikrometara (1 μm = 0,001 mm) debljine rezultirajućeg sloja. Prosječna debljina ozonskog omotača Zemlje je 300 DU jedinica. Ozonska rupa je mjesto gdje koncentracija ozona u atmosferi iznad bilo kojeg područja padne ispod 220 jedinica.

Debljina ozonskog omotača u atmosferi prirodno varira s geografskom širinom i godišnjim dobom. Najniže vrijednosti koncentracije ozona nalaze se u rano proljeće. Uz smanjenu razinu sunčeve svjetlosti zimi, proizvodi se i manje ozona. Najjače varijacije u debljini ozonskog omotača nalaze se u polarnim geografskim širinama - gdje je razlika u osvjetljenju između ljeta i zime najveća. Ozonski omotač obično je stabilniji u tropskim područjima.

Kako ljudi utječu na ozonski omotač?

Prirodni neprijatelji ozonskog omotača u atmosferi su freoni. To su spojevi koji uključuju vodik i fluor koji se koriste u rashladnim sustavima, otapalima i drugim tehničkim sferama i proizvodima. Kada jednom uđu u atmosferu, te tvari reagiraju s ozonom i dovode do njegovog uništavanja, a freoni uvijek iznova reagiraju na ozon. To je ono što freone čini toliko štetnima! Jednom kad dospiju u atmosferu jedna molekula freona može godinama uništavati Zemljin zaštitni ozonski omotač! Freoni koji sadrže klor smatraju se posebno opasnima.

Gdje su otkrivene ozonske rupe?

Ozonske rupe obično se pojavljuju iznad polarnih područja u rano proljeće, odnosno u ožujku na sjevernoj hemisferi i u rujnu na južnoj. Situacija na Antarktici posebno je alarmantna zbog cirkulacije zraka. U stratosferi iznad Antarktike postoji golemi vrtlog poznat kao "Cirkumpolarni", što znači "rotirajući oko pola". Ako neke tvari dospiju u Cirkumpolarni vrtlog, one su "zaključane" unutar vrtloga i ne mogu izaći. Ovaj je vihor posebno jak zimi. U njega ulaze freoni koji na kraju zime uništavaju tanki sloj ozona stvarajući ozonske rupe. Sličan vrtlog postoji i iznad sjeverne hemisfere, ali je puno slabiji, pa se nakuplja manje freona, a posljedično tome su i ozonske rupe puno manje.

Ozonske rupe često se povezuju s rijetkim i spektakularnim vremenskim fenomenom – sedefastim oblacima ili oblacima koji svjetlucaju svim duginim bojama. Sedefasti oblaci vidljivi su u polarnim područjima zimi i u proljeće, obično na onim mjestima gdje je ozonski omotač najtanji. No, još nije posve jasno u kakvoj su točno vezi s ozonskim rupama.

Zašto su ozonske rupe opasne?

Ozonske rupe su opasne jer propuštaju veliku dozu po život opasnog ultraljubičastog zračenja Sunca. Ovo zračenje uzrokuje uništavanje tjelesnih stanica, povećavajući vjerojatnost mutacija i malignih tumora. Na neki način imamo sreću da se najveće ozonske rupe uočavaju na mjestima gdje nitko ne živi. Kad to kažemo, ozonska rupa iznad Antarktike mogla bi utjecati na dijelove južne hemisfere, posebno na južne dijelove Argentine i Čilea gdje je sve više slučajeva raka kože.

Ozonske rupe na sjevernoj hemisferi također predstavljaju sličan rizik unatoč svojoj relativno maloj veličini. Ushuai (na slici dolje) je najjužniji grad u Argentini.

Kako možemo "popraviti" ozonski omotač?

Možda zvuči nevjerojatno, ali čovječanstvo je već učinilo mnogo za obnovu ozonskog omotača. Godine 1987. većina zemalja ratificirala je Montrealski protokol. Taj protokol je sadržavao popis tvari koje oštećuju ozonski omotač i zahtijevao od zemalja potpisnica da ih zamijene bezopasnim analogima. Kako su zemlje postupno ispunjavale te obveze, veličina ozonskih rupa diljem svijeta stvarno se počela smanjivati. Nažalost, zbog dugog vijeka trajanja freona, oporavak ozonskog omotača je izuzetno spor. Mnogi znanstvenici ipak ostaju optimistični! Do sredine 21. stoljeća možemo očekivati gotovo potpuni oporavak ozonskog omotača.

Kako dijete od 8 godina doživljava devastaciju koju ljudi čine ovom planetu pogledajte na slici dolje. Hoćemo li im ostaviti svijet sa lijeve ili desne strane?