Capa de ozono


La capa de ozono o escudo de ozono es una región de la estratosfera de la Tierra que absorbe la mayor parte de la radiación ultravioleta del Sol . Contiene una alta concentración de ozono (O 3) en relación con otras partes de la atmósfera, aunque todavía pequeña en relación con otros gases de la estratosfera. La capa de ozono contiene menos de 10 partes por millón de ozono, mientras que la concentración promedio de ozono en la atmósfera de la Tierra en su conjunto es de aproximadamente 0,3 partes por millón. La capa de ozono se encuentra principalmente en la parte inferior de la estratosfera, desde aproximadamente 15 a 35 kilómetros (9 a 22 millas) sobre la Tierra, aunque su espesor varía según la estación y la geografía. [1]

La capa de ozono fue descubierta en 1913 por los físicos franceses Charles Fabry y Henri Buisson . Las mediciones del sol mostraron que la radiación emitida desde su superficie y que llega al suelo en la Tierra suele ser consistente con el espectro de un cuerpo negro con una temperatura en el rango de 5500 a 6000 K (5230 a 5730 ° C), excepto que no había radiación por debajo de una longitud de onda de unos 310 nm en el extremo ultravioleta del espectro. Se dedujo que la radiación faltante estaba siendo absorbida por algo en la atmósfera. Finalmente, el espectro de la radiación faltante se emparejó con un solo químico conocido, el ozono. [2] Sus propiedades fueron exploradas en detalle por el meteorólogo británico GMB Dobson, quien desarrolló un espectrofotómetro simple (el Dobsonmeter ) que podría usarse para medir el ozono estratosférico desde el suelo. Entre 1928 y 1958, Dobson estableció una red mundial de estaciones de monitoreo de ozono, que continúan operando hasta el día de hoy. La " unidad Dobson ", una medida conveniente de la cantidad de ozono, recibe su nombre en su honor.

La capa de ozono absorbe del 97 al 99 por ciento de la luz ultravioleta de frecuencia media del Sol (de aproximadamente 200  nm a 315 nm de longitud de onda ), que de otro modo podría dañar las formas de vida expuestas cerca de la superficie. [3]

En 1976, la investigación atmosférica reveló que la capa de ozono se estaba agotando por las sustancias químicas liberadas por la industria, principalmente los clorofluorocarbonos (CFC). Las preocupaciones de que el aumento de la radiación ultravioleta debido al agotamiento del ozono amenazaba la vida en la Tierra, incluido el aumento del cáncer de piel en humanos y otros problemas ecológicos, [4] llevó a la prohibición de los productos químicos, y la evidencia más reciente es que el agotamiento del ozono se ha ralentizado o detenido. La Asamblea General de las Naciones Unidas ha designado el 16 de septiembre como Día Internacional para la Preservación de la Capa de Ozono .

Los mecanismos fotoquímicos que dan lugar a la capa de ozono fueron descubiertos por el físico británico Sydney Chapman en 1930. El ozono en la estratosfera de la Tierra se crea cuando la luz ultravioleta golpea moléculas de oxígeno ordinarias que contienen dos átomos de oxígeno (O 2 ), dividiéndolas en átomos de oxígeno individuales. (oxígeno atómico); el oxígeno atómico luego se combina con O 2 intacto para crear ozono, O 3 . La molécula de ozono es inestable (aunque, en la estratosfera, tiene una vida larga) y cuando la luz ultravioleta golpea el ozono, se divide en una molécula de O 2 y un átomo individual de oxígeno, un proceso continuo llamado ciclo ozono-oxígeno.. Químicamente, esto se puede describir como:

Alrededor del 90 por ciento del ozono en la atmósfera está contenido en la estratosfera. Las concentraciones de ozono son mayores entre 20 y 40 kilómetros (66 000 y 131 000 pies), donde oscilan entre 2 y 8 partes por millón. Si todo el ozono se comprimiera a la presión del aire al nivel del mar, tendría solo 3 milímetros ( 18 de pulgada) de espesor. [6]


Ciclo ozono-oxígeno en la capa de ozono.
Niveles de energía UV-B a varias altitudes. La línea azul muestra la sensibilidad del ADN. La línea roja muestra el nivel de energía de la superficie con una disminución del 10 por ciento en el ozono
Niveles de ozono a varias altitudes y bloqueo de diferentes bandas de radiación ultravioleta. Esencialmente, todo el UV-C (100–280 nm) es bloqueado por el dioxígeno (desde 100–200 nm) o bien por el ozono (200–280 nm) en la atmósfera. La porción más corta de la banda UV-C y los rayos UV más energéticos por encima de esta banda provocan la formación de la capa de ozono, cuando los átomos de oxígeno individuales producidos por la fotólisis UVde dioxígeno (por debajo de 240 nm) reaccionan con más dioxígeno. La capa de ozono también bloquea la mayor parte, pero no toda, la banda UV-B (280-315 nm) que produce las quemaduras solares, que se encuentra en las longitudes de onda más largas que la UV-C. La banda de UV más cercana a la luz visible, UV-A (315–400 nm), apenas se ve afectada por el ozono y la mayor parte llega al suelo. Los rayos UV-A no causan principalmente enrojecimiento de la piel, pero hay evidencia de que causan daños en la piel a largo plazo.
Circulación Brewer-Dobson en la capa de ozono.
Proyecciones de la NASA de las concentraciones de ozono estratosférico si los clorofluorocarbonos no hubieran sido prohibidos.
Los niveles de ozono atmosférico medidos por satélite muestran claras variaciones estacionales y parecen verificar su declive en el tiempo.