Cách lớp ôzôn hình thành và bảo vệ
Hầu hết các hệ sinh thái dựa vào ozone để bảo vệ chúng khỏi tia cực tím (UV) có hại . Nếu bạn biết nhiều về quang phổ ánh sáng , bạn sẽ nhớ rằng các bước sóng ánh sáng khác nhau quyết định màu sắc hoặc loại ánh sáng. Tia cực tím nằm ngoài phạm vi ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy, giống như sóng vi ba, tia X và sóng vô tuyến.
Khi nói đến tia UV, những gì chúng ta không biết (hoặc không nhìn thấy) có thể làm tổn thương chúng ta. Tia UV từ tia nắng mặt trời làm bỏng da và tàn nhang mũi khi chúng ta ra ngoài trời nắng. Nhưng nhược điểm trên da là nỗi lo ít nhất của chúng ta. Tiếp xúc với tia UV có thể dẫn đến ung thư da và đục thủy tinh thể, đồng thời có thể làm hỏng hệ thống miễn dịch của cơ thể [nguồn: EPA ].
Rất may, tầng ôzôn bảo vệ chúng ta khỏi hầu hết các tia UV có hại của mặt trời. Chín mươi phần trăm ôzôn trong khí quyển nằm trong tầng bình lưu của trái đất - độ cao bắt đầu từ sáu đến 11 dặm (9,6 đến 17,7 km) trên trái đất và kéo dài đến khoảng 30 dặm (48,3 km) trên trái đất [nguồn: Fahey ]. Tầng bình lưu cung cấp một khung cảnh tự nhiên có lợi cho việc hình thành ôzôn, nơi khí tạo thành một lớp bảo vệ bao bọc hoàn toàn trái đất.
Khí ôzôn hình thành trong tầng bình lưu khi ánh sáng mặt trời tia cực tím chiếu vào khí ôxy trong chu trình ôzôn - ôxy :
- Giai đoạn đầu tiên của chu kỳ này xảy ra khi tia cực tím có bước sóng ngắn từ mặt trời chiếu vào một phân tử khí oxy. Ánh sáng có nhiều năng lượng đến mức nó phá vỡ liên kết oxy giữ các nguyên tử lại với nhau, do đó tạo ra hai nguyên tử oxy . Thông qua quá trình này, oxy về cơ bản hấp thụ tia UV có bước sóng ngắn, nhưng điều này vẫn để lại một lượng đáng kể tia UV có bước sóng dài hơn, đó là nơi ozone đi vào.
- Trong giai đoạn thứ hai, mỗi nguyên tử ôxy còn lại sau đó sẽ bám vào hai phân tử khí ôxy, tạo ra hai phân tử ôzôn riêng biệt [nguồn: Fahey ].
- Ánh sáng UV có bước sóng ngắn có đủ năng lượng để phá vỡ các phân tử ozon (dễ bay hơi hơn và dễ tách hơn các phân tử oxy). Do đó, trong giai đoạn thứ ba của chu kỳ, khí ôzôn sau đó bị vỡ thành một phân tử khí ôxy và một nguyên tử ôxy, do đó hấp thụ phần lớn tia UV còn lại.
Nếu bạn đang thắc mắc tại sao các quá trình này lại "hấp thụ" tia UV, thì đó là bởi vì chúng tạo ra các phản ứng tỏa nhiệt , nghĩa là chúng giải phóng nhiệt. Về cơ bản, oxy và ozone chuyển đổi tia UV thành nhiệt. Cùng với nhau, ozone và khí oxy có hiệu quả hấp thụ khoảng 98% tia UV có hại [nguồn: Sparling ].
Ở trang tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận về các phương pháp và công cụ khác nhau mà các nhà khoa học sử dụng để đo nồng độ ôzôn trong tầng ôzôn.
Tầng ôzôn và biến đổi khí hậu
Theo các lý thuyết khoa học hiện đại, carbon dioxide đang dẫn đến biến đổi khí hậu toàn cầu. Mặt khác, sự suy giảm tầng ôzôn không phải là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Tuy nhiên chúng được kết nối theo một số cách. Ví dụ, carbon dioxide và sự nóng lên toàn cầu có thể khiến tầng bình lưu lạnh đi, điều này có thể làm suy giảm tầng ôzôn hơn nữa [nguồn: Fahey ]. Ngoài ra, khí ôzôn trong tầng đối lưu (bên dưới tầng ôzôn) và chlorofluorocarbons (CFCs), nguyên nhân gây ra lỗ thủng ôzôn, là khí nhà kính , có nghĩa là chúng giữ nhiệt trong bầu khí quyển của trái đất. Tuy nhiên, ozone và CFCs đóng góp rất ít vào biến đổi khí hậu so với carbon dioxide.
