המסע לקצה של האטמוספרה (מאי 2024)
שכבת אוזון, המכונה גם ozonosphere, אזור האטמוספירה העליונה, בין בערך 15 ו 35 ק"מ (9 ו 22 מייל) מעל פני כדור הארץ, המכילה ריכוזים גבוהים יחסית של מולקולות אוזון (O 3). בערך 90 אחוז מהאוזון של האטמוספירה מתרחש בסטרטוספרה, האזור משתרע בין 10–18 ק"מ (6–11 מיילים) לכ- 50 ק"מ (מעל 30 מיילים) מעל פני כדור הארץ. בסטרטוספירה טמפרטורת האטמוספרה עולה עם גובהו, תופעה הנוצרת כתוצאה מקליטת קרינת השמש על ידי שכבת האוזון. שכבת האוזון חוסמת למעשה את כמעט כל קרינת השמש באורכי גל פחות מ 290 ננומטר מלהגיע לפני השטח של כדור הארץ, כולל סוגים מסוימים של אולטרה סגול (UV) וצורות קרינה אחרות העלולות לפגוע או להרוג את רוב היצורים החיים.
חידון
לחקור את כדור הארץ: עובדה או פיקציה?
רוחב ואורך ניתן להשתמש כדי לתאר כל מיקום בכדור הארץ.
מיקום באטמוספירה של כדור הארץ
ברמת הביניים ריכוזי השיא של האוזון מתרחשים בגובה של 20 עד 25 ק"מ (כ -12 עד 16 מיילים). ריכוזי שיא נמצאים בגבהים של 26 עד 28 ק"מ (כ -16 עד 17 מייל) באזורים הטרופיים וכ -12 עד 20 ק"מ (כ -7 עד 12 מייל) לכיוון הקטבים. הגובה התחתון של אזור ריכוז השיא בקווי הרוחב הגבוהים נובע במידה רבה מתהליכי הובלה אטמוספריים קדימה ומטה המתרחשים בקווי הרוחב האמצעיים והגבוהים והגובה המופחת של טרופופוזה (אזור המעבר בין הטרופוספירה לסטרטוספרה).
מרבית האוזון שנותר מתרחש בטרופוספירה, שכבת האטמוספרה המשתרעת משטח כדור הארץ עד לסטרטוספרה. האוזון הקרוב לפני השטח נובע לעתים קרובות מאינטראקציות בין מזהמים מסוימים (כמו תחמוצות חנקן ותרכובות אורגניות נדיפות), אור שמש חזק ומזג אוויר חם. זהו אחד המרכיבים העיקריים בערפיח פוטוכימי, תופעה המכות באזורים עירוניים ופרברי רבים ברחבי העולם, במיוחד בחודשי הקיץ.
יצירת והרס של אוזון
ייצור האוזון בסטרטוספרה נובע בעיקר משבירת הקשרים הכימיים בתוך מולקולות חמצן (O 2) על ידי פוטונים סולאריים בעלי אנרגיה גבוהה. תהליך זה, הנקרא פוטו -issociation, מביא לשחרור אטומי חמצן בודדים, אשר מאוחר יותר מצטרפים למולקולות חמצן שלמות ליצירת אוזון. עליית ריכוזי החמצן האטמוספרי לפני כשני מיליארד שנה אפשרה לאוזון להצטבר באטמוספירה של כדור הארץ, תהליך שהוביל בהדרגה להיווצרות הסטרטוספרה. מדענים מאמינים כי היווצרות שכבת האוזון מילאה תפקיד חשוב בהתפתחות החיים על כדור הארץ על ידי בדיקת רמות קטלניות של קרינת UVB (קרינה אולטרה סגולה באורכי גל בין 315-280 ננומטר) ובכך להקל על נדידת צורות החיים מהקרב אוקיינוסים ליבשה.
כמות האוזון בסטרטוספרה משתנה באופן טבעי לאורך השנה כתוצאה מתהליכים כימיים היוצרים והורסים מולקולות אוזון וכתוצאה מרוחות ותהליכי תעבורה אחרים המניעים מולקולות אוזון סביב כדור הארץ. אולם במהלך כמה עשורים, פעילויות אנושיות שינו באופן משמעותי את שכבת האוזון. הידלדלות האוזון, הירידה העולמית באוזון הסטרפטי שנצפה מאז שנות השבעים, בולטת ביותר באזורים קוטביים, והיא מתואמת היטב עם עליית הכלור והברום בסטרטוספרה. אותם כימיקלים, ששיחררו פעם אחת מקרינת UV מהפחמימות הכלור-פלואורוריות (CFC) וההלקרים האחרים (תרכובות פחמן-הלוגן) המכילים אותם, הורסים את האוזון על ידי הפשטת אטומי חמצן בודדים ממולקולות האוזון. הדלדול הוא כה נרחב עד שנקרא חורי אוזון (אזורים בעלי כיסוי אוזון מופחת קשות) מעל הקטבים במהלך תחילת עונות האביב שלהם. החור הגדול ביותר שכזה - שפרש על יותר מ 20.7 מיליון קמ"ר (8 מיליון קמ"ר) על בסיס עקבי מאז 1992 - מופיע מדי שנה באנטארקטיקה בין ספטמבר לנובמבר.
ככל שכמות האוזון הסטרטוספירי יורדת, קרינת UV גבוהה יותר עולה לפני השטח של כדור הארץ, ומדענים חוששים כי עלויות כאלה עשויות להשפיע משמעותית על המערכות האקולוגיות ועל בריאות האדם. הדאגה מפני חשיפה לרמות קרינת UV מזיקה ביולוגית הייתה המניע העיקרי ליצירת אמנים בינלאומיים כמו פרוטוקול מונטריאול על חומרים הממצקים את שכבת האוזון ותיקוניו שנועדו להגן על שכבת האוזון של כדור הארץ. פרוטוקול מונטריאול זכה להצלחה, כאשר כ- 99 אחוז מהכימיקלים המוזלים את האוזון שהוסדרו על ידי האמנה הושלמו מאז אימוץ בשנת 1987. ציות לאמנות בינלאומיות שהפסיקו את הייצור והאספקה של כימיקלים רבים מדלדלי האוזון, בשילוב עם קירור סטרטוספרי עליון כתוצאה מגידול פחמן דו חמצני, ישנה חשיבות כי תרמה להתכווצות של חורי האוזון מעל הקטבים ולרמות האוזון הסטרטוספיריות מעט גבוהות יותר בסך הכל. הפחתה מתמשכת בעומס הכלור צפויה להביא לחורים באוזון קטנים יותר מעל אנטארקטיקה לאחר שנת 2040. עם זאת, חלק מהמדענים ציינו כי עליות ברמות האוזון הנדבך התרחשו רק בסטרטוספרה העליונה, עם ירידות בריכוזי האוזון ברמת האצטדיון התחתונה בסטרטוספרה שכבה עליונה.
