Ozons ir dabiska gāze Zemes atmosfērā. Zemākā atmosfēras slānī ozons palīdz aizturēt siltumu, lai uzturētu zemi siltu. Atmosfēras augšējos slāņos tam ir vēl svarīgāka loma, filtrējot no saules kaitīgos ultravioletos (UV) starus. Pārmērīga UV staru iedarbība iznīcina ādas šūnas, izraisa vēzi un kataraktu, kā arī var izraisīt makulas deģenerāciju. Bez aizsargājoša ozona slāņa uz Zemes nebūtu dzīvības, kādu mēs to pazīstam. Šī iemesla dēļ zinātnieki un vides speciālisti visā pasaulē bija ārkārtīgi nobažījušies atklāt lielu caurumu ozonā virs Antarktīdas.
Cilvēka radītie hlorfluorogļūdeņraža (CFC) savienojumi, hlors un broms ir saistīti ar cauruma veidošanos ozonā. CFC, ko izmantoja aerosola produktos, gaisa kondicionieros un saldēšanas iekārtās, 108. gados aizliedza 1980 valstīs; tomēr tie turpina izdalīties atmosfērā no vecākiem produktiem, kas joprojām tiek izmantoti. Turklāt eksperti lēš, ka aptuveni puse no atmosfērā esošā broma ir no cilvēka lietošanas, kā arī gandrīz viss hlors.
CFC nonāk atmosfērā un, pakļaujoties citiem savienojumiem, ārkārtējam aukstumam un saules gaismai, pārvēršas par hlora atomiem. Hlora atomi pārvērš ozona molekulas skābeklī. Problēma ir tāda, ka skābeklis, lai gan atmosfēras lejasdaļā ir labs elpošanai, nefiltrē UV starus. CFC efektīvi “atver logu” mūsu aizsargājošajā atmosfērā. Šis logs ozonā veidojas virs Antarktīdas.
Šis attālais reģions varētu šķist dīvaina vieta ozona caurumam. Antarktīda nav apdzīvota neviena pastāvīga cilvēka, un tā joprojām ir neskarta. Kāpēc bedre nav pāri ļoti apdzīvotām vietām, kur ir zināms, ka CFC un citu siltumnīcefekta gāzu emisijas ir augstas? Izrādās, atbilde ir saistīta ar zemes griešanos un citiem klimatoloģiskiem faktoriem.
Pirmkārt, zemes griešanās kustība nodrošina, ka visas gāzes vai emisijas, kas izplūst gaisā, neatkarīgi no tā, vai tās ir dabiskas vai cilvēka radītas, aptuveni gada laikā izplatās vairāk vai mazāk vienmērīgi visā troposfērā vai zemākajā atmosfērā. Saskaņā ar Vides aizsardzības aģentūras (EPA) datiem paiet divi līdz pieci gadi, līdz šīs gāzes izplatās stratosfērā vai augšējā atmosfērā un visā tajā. No šejienes CFC mainīgajā ķīmijā un to lomai ozona cauruma veidošanā ir nozīme klimatam.
Ziemā zemes slīpā ass neļauj saules gaismai spīdēt uz Dienvidpolu. Tas izraisa gaisa temperatūras pazemināšanos virs Antarktīdas līdz -108 ° Fārenheita (-78 ° C). Vēsais gaiss, kas nolaižas no Dienvidpola, vidējos platuma grādos virs Antarktīdas rada cirkulējošu vēju “ziemas virpuli”, kas darbojas kā milzīgs virpulis. Tas efektīvi novērš ozona sajaukšanos virs Antarktīdas ar planētas lielāko atmosfēras baseinu.
Temperatūrai turpinot pazemināties bezsaules ziemā, virs Antarktīdas sāk veidoties polārie stratosfēras mākoņi (PSC) jeb slāpekļskābes ledus kristālu mākoņi. CFC savienojumi sakrājas uz šiem ledus kristāliem, savienojoties ar slāpekļskābes savienojumiem, kas pārvērš CFC aktīvākās hlora formās. Šie savienojumi veidojas garajā ziemas sezonā.
Kad nāk pavasaris un saules gaisma satriec mākoņus, UV starojums sadala hlora molekulu pamatlodi ļoti aktīvos hlora atomos. Katrs hlora atoms var iznīcināt milzīgu daudzumu ozona molekulu, pārvēršot tās par skābekli. Rezultāts ir bēguļojošs process, kas apēd aizsargājošās gāzes, radot milzīgu caurumu ozonā.
Katru gadu zinātnieki uzrauga caurumu, jo tas sezonāli paplašinās un saraujas. 2005. gadā ozona caurums bija pārsteidzošs 10 miljonu kvadrātjūdžu (25,899,881 2003 11 kvadrātkilometru) platībā jeb aptuveni trīs reizes lielāks nekā ASV. Tikai XNUMX. gads pārspēja šo apšaubāmo rekordu ar caurumu, kas sasniedza XNUMX miljonus jūdžu.
Mainoties gadalaikiem un virpulim norimstot, augšējais apgabals pārstāj būt izolēts, temperatūra paaugstinās un ozona atvērums sarūk. Tomēr tagad zinātnieki uzskata, ka caurums var pilnībā atjaunoties tikai 2065. gadā. Paredzams, ka mazāk bojātais ozons virs Ziemeļpola sadzīs aptuveni 2040. gadā.
Lai gan tas var būt iepriecinoši, ka mums ir paredzama skala ozona cauruma atjaunošanai, ir arī citas bažas. Ozona slāņa noārdīšanās notiek ar dažiem procentiem gadā, visievērojamāk planētas vidējos platuma grādos. Kamēr zinātnieki cīnās, lai izprastu šo parādību, cilvēkiem ir lielāks vēža gadījumu risks, jo tiek pakļauta lielākai UV iedarbībai gan plānākas atmosfēras aizsargsegas, gan ozona cauruma dēļ. Šie sarežģītie apstākļi ir cieši saistīti arī ar globālo sasilšanu.