SZTRATOSZFÉRA

az ózon otthona

Földünk légköréről olvashattál már ITT bővebben, de azért nézzünk egy gyorstalpalót:

Légkörünk rétegei a talajtól a világűr felé: troposzféra (hegycsúcsok, repülők), sztratoszféra (ózon, meteorológiai ballonok, Armstrong – vonal), mezoszféra (meteorok), termoszféra (sarki fények, űrrepülő, Kármán – vonal), exoszféra (világűr felé kirepülő részecskék).

SZTRATOSZFÉRA

18 – 50 km – ig

A Sarkköröknél egyébként már 8 km – es magasságban kezdődik, mert a talaj hőmérséklete itt a legalacsonyabb. A sztratoszféra pedig ott „kezdődik”, ahol a fentről érkező hő, és a troposzféra felől érkező meleg légáramlat egyfajta egyensúlyt hoz létre.

Itt vált alkalmassá a közeg az ózonréteg kialakulásához. Az ózonréteg megakadályozza a káros sugarak továbbhatolását, ezzel védve a földi életet. Viszont. Mivel itt nem cserélődik a levegő, minden kibocsájtott káros anyag itt ragad elég sokáig, károsítva az ózonréteget (nem megfelelő feltételeket biztosít a megmaradásának; ózonlyukak). Ez a folyamat kihatással van Földünk éghajlatváltozásaira. Nem mellesleg a sztratoszféra zsugorodik, vékonyodik a káros anyagok miatt. Erről is szól a Párizsi egyezmény.
Itt lebzselnek a meteorológiai léggömbök, itt van az úgynevezett Armstrong – vonal és ebben a rétegben már ismét emelkedik a hőmérséklet.

Tropopauza és Sztratopauza

A tropopauza a sztratoszféra alsó határa, ahol körülbelül -42 °C van. Átmenet a troposzféra és a sztratoszféra között. Innentől a hőmérséklet ismét emelkedik egészen a sztratoszféra felső határáig a sztratopauzáig, ahol 0 °C körüli a hőmérséklet és a légköri nyomás az ezrede a tengerszint felettinek. E – fölött a réteg fölött légkörünk össztömegének csupán 0,1 % – a található.

Ózonréteg

Körülbelül 500 millió éve alakult ki. Az ózonréteget 1913-ban fedezte fel Charles Fabry  (1867. június 11 – 1945. december 11) és Henri Buisson (1873. július 15 – 1944. január 6) francia fizikus. Később G. M. B. Dobson (1889. február 25 – 1976. március 10) brit meteorológus vizsgálta, aki kifejlesztett egy spektrofotométert (Dobsonmeter). Ezzel a földfelszínről mérni lehetett a sztratoszférában található ózonkoncentrációt. 1928 és 1958 között világszerte ózonmegfigyelő állomások hálózatát hozta létre, amik közül jó néhányat a ma napig használnak.

Az ózonhoz köthető egyébként az eső illata.

Többek közt.
Az eső illata, vagyis petrichor. Görög eredetű szó. A petra jelentése szikla, az ichor az istenek ereiben folyó folyadék.
A geozmin a talajban élő adott baktérium fajtájának elpusztulásakor keletkezik. Ez az anyag amúgy megtalálható a céklában, retekben, kukoricában is például.
A másik, az egy olaj, amit száraz időjáráskor bocsájtanak ki a növények, hogy megakadályozzák a csírázást (milyen gyönyörű a természet).
És, az eső is hoz magával valamit: az ózon illatát. Kicsit bonyolult, hogy kerülnek össze. De, amikor esőre áll, az ózon illatát érezzük.
De, vissza az összjelenséghez.
Amikor az eső a földre hull, „felszabadítja” ezeket az anyagokat, és ezeknek az anyagoknak a keverékét emlegetjük az eső illataként.

Ózon a sztratoszférában

A sztratoszférának különböző hőmérsékletű rétegei vannak, ami a felülről érkező Nap által kibocsájtott ultraibolya sugárzásnak köszönhető. Az ultraibolya sugárzás hatására az oxigénmolekulák egy része felbomlik, és újak (3 atomosak – O₃) keletkeznek. Az ózon molekula ( O₃ ) egy 3 oxigénatomból álló, instabil molekula. Belőlük áll az ózonréteg. Az ózon elnyeli és energiává alakítja át megsemmisülve az ultraibolya káros sugarait, minek következtében megnöveli a rétegek hőmérsékletét. Bizony, ami létrehozza, attól is szűnik meg. Ez egy örök körforgás, nagy vonalakban.

A levegőben található ózon 90 % – itt található a sztratoszférában. Közel 3 millió tonna, de a légkör tömegének ez még így is csupán 0,00006 % – a. Átlag vastagsága 2 – 5 mm.

A fent említett, különböző hőmérsékletű rétegek egyébként nem keverednek egymással, stabilak, aminek következtében az idejutott káros anyagok nagyon sokáig itt ragadnak, ezzel befolyásolva Földünk éghajlatát, az ózon vastagságát. Például egy nagyobb vulkánkitöréskor az idekerülő anyagok, részecskék legalább 2 évig itt is maradnak.
Vízszintes áramlások fordulhatnak csupán elő, ami azt jelenti hogy, ami egy adott ponton mégis bejutott ebbe a szférába, az egész Föld körül cirkulál körbe – körbe, nem kifelé vagy befelé lökődik, és nem marad egy helyben az adott bekerülési ponton.

Ózon a troposzférában

Az ózon káros hatással is bír, főként talaj közelben. Gátolja a hő visszasugárzását, üvegházgázként viselkedik, légúti betegségek kialakulásához vezethet. A szmog egyik összetevője.

Hogyan kerülnek mégis részecskék a sztratoszférába?

Itt nincs időjárás, felhők, szél. Pontosabban, sarki sztratoszférikus felhők képződhetnek. A felhőkre meg minden általunk kibocsájtott anyag feltapadhat és fel is tapad. Mint például: klór, brómvegyületek, halogénezett szénhidrogének.

Poláris sztratoszférikus felhők keletkeznek, ha a sarkkörökön, északi terülteken a hőmérséklet meghaladja a – 78 °C – ot, 15 – 18 km magasan. Ez minden év tavaszától fordulhat elő, átlag 4 hónapon keresztül, amikor is magasabb hőmérséklet uralkodik a sarkkörökön. Mivel a troposzféra és a sztratoszféra között sincs légáramlás, vagyis a részecskék cseréje majdnem nulla, emiatt a sztratoszférában alig van vízgőz. Így felhők csak akkor alakulnak ki, ha olyan hideg van, hogy a meglévő víz kis mennyisége kondenzálódik és jégkristályokat képez. Ezek a jégkristályfelhők nem okoznak csapadékot.

Ezek a gyönyörű, szivárványszínű, gyöngyházfényű felhők különösen káros hatással van az ózon épségére.

Két kategóriába sorolhatjuk őket. Az ilyen típusú II – es kategóriájú felhőknek van valójában gyöngyház fénye, és leginkább vízjégből állnak. Az I – es típusúak alkategóriákra vannak osztva kémiai összetételük szerint. Ezeknek a felhőknek a tartalma: víz, kénsav, salétromsav, klór például.

A sztratoszférába jutó részecskék hosszú élettartalmúak és igen stabilak, amiatt tudnak eljutni idáig. Az ózon megsemmisül, ha nitrogén-, hidrogén-, klór- vagy brómtartalmú molekulákkal reagál.

Ezen kémiai anyagok némelyike a természetben is megtalálható, ám az ózonkoncentráció drasztikus csökkenéséért az általunk előállított, halogéntartalmú vegyi anyagok a felelősek. Ezek gyűjtőneve: Ozon Depleting Substances (ODS), vagyis az ózonréteget lebontó anyagok. Ezen anyagok egyik legfőbbike a CFC – klórfluor – szénhidrogén (chlorofluorocarbon) anyagok. Régebben ezeket használtuk aerosol – os szórófejekben, hűtőszekrényekben, légkondicionálókban, tűzoltó készülékekben többek közt.

Egyébként az erdőtüzek és a fák bomlása során a légkörbe kerülő klór – metán is ózoncsökkentő anyag.

Ezeknek az anyagoknak a megsemmisülése az ultraibolya sugárzás által, olyan kémiai láncreakciókat indítanak el, amik támogatják például a nitrogénvegyületek elvonását a klórból, amik annak pusztító hatását mérsékelik, ezzel katalizálva az ózon réteg lebontását. Ezáltal sokkal több ózonmolekula pusztul el, mint amennyi képes létrejönni az ultraibolya sugárzás által.

Egyetlen klórmolekula képes 100 000 ózonmolekulát lebontani.

Hatás – ellenhatás, avagy a Sarkkörök fontossága

Mivel a sarkkörökön jut be a legtöbb fent említett anyag a felhők által, itt a legvékonyabb, legsérülékenyebb az ózonréteg. Emiatt nagyobb mennyiségű ultraibolya sugárzás éri ezeket a területeket, ami felgyorsítja az olvadást. A felgyorsult, nagy mennyiségű olvadás még több vízgőzt eredményez, ami még inkább emeli bolygónk üvegházhatását, ami bolygónk átlaghőmérsékletét.

A sztratoszféra egyébként zsugorodik az üvegházhatású gázok (leginkább a szén – dioxid) – mint a vízgőz – kibocsájtása és az ózonréteg elvékonyodása miatt. A troposzférában amíg ez felmelegedést okoz, addig a sztratoszférában lehűlést. A troposzféra ennek következtében tágul, egyre feljebb tolja a sztratoszféra alsó rétegét, a tropopauzát, miközben a felső rétege a sztratopauza, lefelé tolódik.

A sztratoszféra 400 méterrel vékonyabb, mint 1980 – ban.

Évtizedenként 100 méter.

Tehát az ózonréteg valójában nem kilyukad, hanem elvékonyodik, ami által egyre több ultraibolya sugárzást enged be és bár ez a sugárzás csupán az élőlények kültakarójába hatol be, szervezetükben súlyos elváltozásokat okoz, nem „csupán” bolygónkban tesz kárt. Nálunk embereknél például bőrrákot okozhat.

A természetben legészrevehetőbben a tengeri ökoszisztémát fenyegeti a káros ultraibolya sugárzás kezdve a planktonokkal, amik például a bálnafajok tápláléka. A tengeri (és bármelyik egyéb) ökoszisztéma felborulása hatással van a Föld összes élőlényére.

Ultraibolya sugárzás

Több – féle néven is emlegetjük: ultraibolya, ultraviola, ibolyán túli sugárzás. A Napból érkezik hozzánk főként, de villámláskor is keletkezhet, és mesterségesen is előállíthatjuk. 3 fajtáját különböztetjük meg:

UV-A: a hozzánk érkező sugárzás legnagyobb része ebből a tartományból érkezik. Folyamatosan jelen van, átjut az (általános)ablakokon, felhőkön, stb. Ez felelős a bőr öregedéséért, a bőrrák kialakulásáért (ez a sugárzás magát a DNS – t képes roncsolni). Éget, csupán rövid távon barnít.

UV-B: a D – vitamin előállításában segít szervezetünknek, hosszabb távon barnulunk tőle. Változó az erőssége, leginkább a déli órákban erős, és szűrve jut át a felhőkön. Ez a sugárzás károsíthatja a szemet is, nem csupán a bőrt.

UV-C: ezzel az erősségű sugárral már csak a pilóták, űrhajósok “találkozhatnak”. Földünk légköre kiszűri. Sterilizáló, erősen rákkeltő hatású. A fertőtlenítés egyik vegyszermentes, környezetbarát módszere például az UVC lámpa, amit egyre szélesebb körben alkalmaznak szakemberek.

Egyes élőlények ebben a tartományban látnak, mint a méhek például.

Montreali – jegyzőkönyv és a Párizsi éghajlatvédelmi egyezmény

1987. szeptember 16 – án 46 ország írta alá a káros anyagok termelését és felhasználását korlátozó, tiltó intézkedéseit tartalmazó Montreali – jegyzőkönyvet. Ma már 196 ország részese ennek, és ez a nap lett az Ózon Világnapja.

Nemzetközi szinten a 2016-os Párizsi Egyezmény, különféle vállalásokat fogalmaz meg az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentésére, mint például: a globális átlaghőmérséklet emelkedésének 2 °C alatt tartása. A hozzájárulás mértéke országonként eltérő, de magát az egyezményt 195 ország írta alá.

2020 decemberében Az Európai Unió úgy döntött, hogy az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásában 2030-ra az 1990-es szinthez képest legalább 55 %-os Unión belüli nettó csökkentést kell elérni.

Jelen

A legfrissebb tanulmány (ITT olvashatod): Az ózonréteg károsodásának tudományos értékelése alapján az ózonréteg, „ózonlyuk” állapota a sarkköröknél folyamatosan regenerálódik a különböző klímavédelmi egyezmények bevezetése és betartása óta. Ezt a felmérést minden negyed évben az ENSZ megbízásából készítik el.

METEOROLÓGIAI BALLON

A ballon maga a hordozó eszköz. Ehhez erősítik a mérőeszközöket és a rádiószondát, amik a mért időjárási adatok továbbítása miatt kellenek. A ballont héliummal, vagy hidrogénnel töltik meg, ami által 23-30 km – es magasságig emelkedik olyan 75 – 80 percen keresztül. Ilyenkor sugározza a mért adatokat.  Odafönn a ballon nagyjából 12 méteres átmérőjűvé tágul ki. Egy idő után az anyag nem bírja az alacsony légnyomást és a hideget, ezért szétpukkan. Ilyenkor szabadeséssel, vagy ejtőernyőkkel tér vissza a műszerekkel.

Ilyen módon szokták mérni a légnyomást, páratartalmat, hőmérsékletet, fényszennyezettséget, akár a kozmikus sugárzás hatásait és a repülőgépek kondenzcsíkjainak összetételét.

ARMSTRONG – VONAL

A sztratoszférában, 18 – 19 km magasan helyezkedik el. Erről már ITT olvashattál. Ez az a magasság, ahol már 37 °C – on kezd forrni a víz az alacsony légnyomás miatt.

Azaz az emberi test hőmérsékletével megegyező hőfokon.

Ettől óv meg többek közt a nyomástartó öltözék. Meg a hipoxiától, vagyis az oxigénhiánytól (a vérben oldott oxigént a szervezetünk elveszíti), ami sokkal hamarabb a vesztünk lehet, minthogy felforrjunk. =) Mert védőöltözet nélkül a nyomáskülönbség miatt, alig 60 – 90 másodpercig képes életben maradni szervezetünk.

Idelent, azaz tengerszinten a víz 100 °C – on forr fel. Mivel a gázmolekulák többségét magához vonzza a gravitáció, itt található a legmagasabb légköri nyomás. Ennek következtében sűrűbb a légnyomás; értékben kifejezve ez nagyjából 101 kPa (kilopascal). A szervezetünkre ez azért nincs hatással, mert ugyanennyi nyomást fejt ki kifelé a testünkben lévő levegő, azaz nincs nyomáskülönbség. Ahogyan egyre feljebb haladunk, a légnyomás folyamatosan csökken, vagyis ritkább a levegő, kevesebb az oxigén. Ebben a 18 – 19 km – es magasságban azonban csupán 6,35 kPa nyomás uralkodik.

A sztratoszféra a legkülönlegesebb légköre Kis Kékünknek.

Be a Nerdy Bird!