Ozonosphäre

Absorption der UV-Strahlung durch die Ozonschicht

Ozonschichten

Die Ozonschicht ist ein Teil der Stratosphäre in 15-50 km Höhe, in der unter Einwirkung der energiereichen ultravioletten Strahlung der Sonne Sauerstoff in Form von O₂ (auch als Dioxygen bezeichnet) in Ozon (O₃) umgewandelt wird. Die vergleichsweise hohe Konzentration von Ozon (bis ca. 8 ml/m³) absorbiert gefährliche UV-Strahlung, insbesondere UV-B, wobei das Ozon teilweise von dieser Strahlung wieder in Sauerstoff zerlegt wird, so dass sich ein chemisches Gleichgewicht, der sogenannte Ozon-Sauerstoff-Zyklus ausbildet, bei dem die Menge von Ozon annähernd konstant bleibt.

Ozonbildung:

3 O₂ → 2 O₃

Ozonzerfall:

2 O₃ → 3 O₂

Beide Prozesse werden durch die Energie der UV-Strahlung aktiviert, wobei unterschiedliche Wellenlängen absorbiert werden. Die einzelnen Reaktionsschritte verlaufen über die Bildung von freien Sauerstoffradikalen.

Vor etwa 3,5 Milliarden Jahren enthielt die Erdatmosphäre noch keinen Sauerstoff (O₂). Erst damals begann die Bildung von Sauerstoff (O₂) durch die oxygen photosynthetische Aktivität der Cyanobakterien und anderer Mikroorganismen. Der dadurch erzeugte Sauerstoff (O₂) oxidierte zunächst die im Wasser gelösten unedlen Metall-Ionen, vor allem Fe²⁺. Nach sehr langer Zeit war diese Oxidation abgeschlossen und der Sauerstoff (O₂) entwich in die Atmosphäre, wo er sich auch in der Stratosphäre ansammelte. In der Folge setzte der Ozon-Sauerstoff-Zyklus ein, der die Ozonschicht entstehen ließ.

Die höchste Dichte von Ozon befindet sich in gut 20 km Höhe, der höchste Volumenanteil in ca. 40 km Höhe. Würde man alles Ozon, das sich in der Atmosphäre befindet, extrahieren und auf Normaldruck komprimieren, ergäbe das eine ca. 3 mm hohe Schicht auf der Erdoberfläche. Zum Vergleich: Die Luftsäule mit den anderen Gasen (vor allem Stickstoff und Sauerstoff) wäre ungefähr 8 km hoch.

Als Entdecker der Ozonschicht gelten die französischen Physiker Charles Fabry und Henri Buisson. Sie konnten 1913 durch UV-spektroskopische Messungen erstmals Ozon in höheren Atmosphärenschichten nachweisen.

Ozonloch

Hauptartikel: Ozonloch

Bestimmte Gase, insbesondere die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), können durch katalytische Effekte während der Nacht einen beschleunigten Abbau des Ozons bewirken, so dass die Konzentration in Richtung Sauerstoff O₂ verschoben wird. Dieses führt während der langandauernden Polarnächte zum Ozonloch.

Strahlt gegen Ende der Polarnächte die Sonne durch das noch nicht wieder geschlossene Ozonloch auf die Erde, nimmt auf der Erde die UV-B-Exposition zu, so dass mit einem deutlichen Anstieg von Hautkrebsfällen und schweren Augenerkrankungen zu rechnen ist. Auch das Immunsystem wird gestört. Bei Pflanzen wird die Photosynthese im Blattgrün beeinträchtigt - mit der Folge starker Ernterückgänge. In den Meeren geht die Entstehung der Kleinstlebewesen (Phytoplankton) zurück - mit spürbaren Folgen für die gesamte Nahrungskette.

Die stratosphärische Ozonschicht steht nicht in Verbindung mit dem bodennah vermehrt auftretendem Ozon bei Sommersmog.

Siehe auch

• Alfred Cornu
• Carl Dorno
• Gordon Dobson
• Erich Regener

Weblinks

• www.espere.net – Die natürliche Ozonschicht
• www.wissenschaft.de – "Ozonschicht hat sich stabilisiert"
• www.wissenschaft.de – "Geringe Sonnenaktivität bremst Erholung der Ozonhülle"