Fyzmatik | Ozón nad Antartidou a polární stratosférické mraky

Za některými nádhernými optickými úkazy je schována chemie. Posuďte sami. Ozónová vrstva v zemské atmosféře absorbuje část UV záření (280-320 nm), které má nepříznivé účinky na život na Zemi. Zeslabená vrstva ozonu představuje větší pravděpodobnost průniku UV-B a UV-C záření, které je karcinogenní.  Ozónová díra byla poprvé pozorována počátkem 80. let 20. století nad Antarktidou. Její příčina je celkem známa. Od roku 1930 byly vyráběny freony, které byly používány v chladicích a hnacích médiích. Freony nejsou žádné prudce reaktivní látky, jak je veřejnosti stále podsouváno, ale extrémně stabilní molekuly, které mají velmi dlouhou dobu svého života (50 – 100 let). Za tuto dobu života se freony, ačkoliv jsou několikrát těžší než vzduch, dostanou do  výšek 10 až 50 km nad Zemí (stratosféry), kde se z nich odštěpuje chlór a fluor, které se podílejí na katalytickém rozkladu ozonu. Snižují tak obsah ozonu ve stratosféře. Proč ale vzniká ozonová díra primárně nad Antarktidou a ne nad nejvíce obydlenými státy produkujícími freony?

Stratosféra je oblast velmi suchá, je tam obvykle velmi málo molekul vody. Veškeré běžné mraky, které pozorujeme, se nachází v troposféře. Chceme-li, aby tato voda zkondenzovala, je nutné snížit teplotu. Mraky ve stratosféře proto mohou existovat pouze v oblastech s extrémně nízkými teplotami – to je zejména nad světovými póly. Dnes již víme, že za Antarktickou (a menší Arktickou) ozónovou díru je primárně  zodpovědná aktivace ozón ničícího chlóru na povrchu ledových krystalů, tvořících tzv. polární stratosférické mraky.

Polární stratosférické mraky někdy zvané též perleťová oblaka, se objevují ve stratosféře v polárních oblastech při mimořádně chladných teplotních podmínkách pod −78 °C. Hrají důležitou roli v procesu vzniku ozónových děr, jelikož některé chemické procesy, které se podílí na destrukci ozónu, probíhají pouze na povrchu nanočásteček – ledových krystalků těchto mraků. Polární stratosférické mraky jsou nádherné, protože jsou hodně vysoko. Můžete je vidět v daných oblastech, když zapadá slunce. Pak jsou mraky tmavé, slunce je pod obzorem a odráží se k vám od mraků jeho šikmé paprsky – pozorovány jsou krásným duhovým zbarvením.

Dlouhou dobu byly tyto polární stratosférické mraky považovány za zajímavý přírodní úkaz, bez bližšího významu, až se v 80. let minulého století přišlo na to, že právě v nich je chemická továrna, kde dochází k chemickým reakcím vedoucím k ničení ozónu. Polární stratosférické mraky tedy ovlivňují proces destrukce ozónu dvěma hlavními způsoby. Denitrifikují a dehydratují stratosféru, a pak také poskytují aktivní povrch, jakožto místo kde probíhají heterogenní chemické reakce, při kterých se méně aktivní látky HCl a ClONO2 přeměňují na aktivnější sloučeniny chlóru HOCl a Cl2. Tyto reakce probíhají pouze na povrchu těchto mraků a jsou velmi rychlé