Ποιο ποσοστό UV απορροφά το όζον;

Υψηλή στη στρατόσφαιρα, περίπου 32 χιλιόμετρα (20 μίλια) πάνω από την επιφάνεια της Γης, οι συνθήκες είναι σωστές για να διατηρηθεί μια συγκέντρωση 8 μερών ανά εκατομμύριο όζοντος. Αυτό είναι καλό γιατί αυτό το όζον απορροφά έντονα την υπεριώδη ακτινοβολία που διαφορετικά θα δημιουργούσε συνθήκες αφιλόξενες για τη ζωή στη Γη. Το πρώτο βήμα για την κατανόηση της σημασίας της στιβάδας του όζοντος είναι να κατανοήσουμε πόσο καλά απορροφά το όζον την υπεριώδη ακτινοβολία.

Το όζον σχηματίζεται όταν ένα ελεύθερο άτομο οξυγόνου συγκρούεται με ένα μόριο οξυγόνου. Είναι λίγο πιο περίπλοκο από αυτό, επειδή ένα άλλο μόριο πρέπει να βρίσκεται στη γειτονιά για να ωθήσει την αντίδραση σχηματισμού όζοντος. Ένα μόριο οξυγόνου αποτελείται από δύο άτομα οξυγόνου και ένα μόριο όζοντος αποτελείται από τρία άτομα οξυγόνου.

Τα μόρια του όζοντος απορροφούν την υπεριώδη ακτινοβολία και όταν το κάνουν χωρίζονται σε ένα μόριο οξυγόνου δύο ατόμων και ένα άτομο ελεύθερου οξυγόνου. Όταν η πίεση του αέρα είναι σωστή, το ελεύθερο οξυγόνο θα βρει γρήγορα ένα άλλο μόριο οξυγόνου και θα δημιουργήσει ένα άλλο μόριο όζοντος.

Στο υψόμετρο όπου ο ρυθμός σχηματισμού όζοντος ταιριάζει με τον ρυθμό απορρόφησης υπεριώδους, υπάρχει ένα σταθερό στρώμα όζοντος.

Η υπεριώδης ακτινοβολία ή η υπεριώδης ακτινοβολία ονομάζεται συχνά υπεριώδες φως επειδή είναι μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ελαφρώς διαφορετική από το ορατό φως. Αυτή η μικρή διαφορά είναι πολύ σημαντική, ωστόσο, επειδή οι δέσμες υπεριώδους φωτός περιέχουν περισσότερη ενέργεια από το ορατό φως. Το υπεριώδες φάσμα ξεκινά εκεί όπου τελειώνει το ορατό φάσμα, με μήκη κύματος περίπου 400 νανόμετρα (λιγότερο από 400 δισεκατομμύρια δισεκατομμυρίων του ναυπηγείου). Το φάσμα UV καλύπτει την περιοχή μήκους κύματος έως και 100 νανόμετρα. Όσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος, τόσο υψηλότερη είναι η ενέργεια της ακτινοβολίας. Το φάσμα UV κατανέμεται σε τρεις περιοχές, που ονομάζονται UV-A, UV-B και UV-C. UV-A καλύπτει από 400 έως 320 νανόμετρα. Το UV-B συνεχίζει στα 280 νανόμετρα. Το UV-C περιέχει τα υπόλοιπα, από 280 έως 100 νανόμετρα.

Η αλληλεπίδραση του φωτός και της ύλης είναι μια ανταλλαγή ενέργειας. Για παράδειγμα, ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο μπορεί να έχει επιπλέον ενέργεια για να το ξεφορτωθεί. Ένας τρόπος με τον οποίο μπορεί να απορρίψει αυτή την επιπλέον ενέργεια είναι να εκπέμψει μια μικρή δέσμη φωτός που ονομάζεται φωτόνιο. Η ενέργεια του φωτονίου ταιριάζει με την επιπλέον ενέργεια που απαλλάσσει το ηλεκτρόνιο. Λειτουργεί και το αντίστροφο. Εάν η ενέργεια ενός φωτονίου ταιριάζει ακριβώς με την ενέργεια που απαιτείται από ένα ηλεκτρόνιο, το φωτόνιο μπορεί να δώσει αυτήν την ενέργεια στο ηλεκτρόνιο. Εάν το φωτόνιο έχει υπερβολική ή πολύ μικρή ενέργεια, δεν θα απορροφηθεί.

Το υπεριώδες φως έχει περισσότερη ενέργεια από το ραδιόφωνο, το υπέρυθρο ή το ορατό φως. Αυτό σημαίνει ότι ορισμένα υπεριώδη - ειδικά τα μικρότερα μήκη κύματος - έχουν τόσο μεγάλη ενέργεια που μπορούν να σχίσουν ηλεκτρόνια μακριά από τα οικιακά άτομα ή μόρια τους. Αυτή είναι μια διαδικασία που ονομάζεται ιονισμός και γι 'αυτό τα υπεριώδη κύματα είναι επικίνδυνα: ιονίζουν ηλεκτρόνια και καταστρέφουν μόρια. Τα κύματα UV-C είναι τα πιο επικίνδυνα, στη συνέχεια έρχονται UV-B και τέλος UV-A.

Αποδεικνύεται ότι τα επίπεδα ενέργειας των ηλεκτρονίων στο μόριο του όζοντος ταιριάζουν με το υπεριώδες φάσμα. Το όζον απορροφά περισσότερο από το 99% των ακτίνων UV-C - το πιο επικίνδυνο τμήμα του φάσματος. Το όζον απορροφά περίπου το 90 τοις εκατό των ακτίνων UV-B - αλλά το 10 τοις εκατό που το κάνει είναι ένας μεγάλος παράγοντας για την πρόκληση ηλιακών εγκαυμάτων και την πρόκληση καρκίνου του δέρματος. Το όζον απορροφά περίπου το 50% των ακτίνων UV-A.

Αυτοί οι αριθμοί εξαρτώνται από την πυκνότητα του όζοντος στην ατμόσφαιρα. Οι εκπομπές χλωροφθορανθράκων αλλάζουν την ισορροπία της δημιουργίας και της καταστροφής του όζοντος, γέρνοντας το προς την καταστροφή και μειώνοντας την πυκνότητα του όζοντος στη στρατόσφαιρα. Εάν αυτή η τάση συνεχιστεί επ 'αόριστον, η NASA εξηγεί πόσο σοβαρές θα είναι οι συνέπειες: «Χωρίς όζον, η έντονη υπεριώδης ακτινοβολία του Ήλιου θα αποστείρωσε την επιφάνεια της Γης».