오존층
다른 표기 언어 ozonosphere
요약
오존은 지구대기에 항상 미량으로 존재하지만 오존층에서는 높은 밀도를 나타낸다.
성층권 상층에서는 산소분자가 태양복사 에너지 중 자외선을 흡수하여 2개의 산소원자로 분열된 후, 다른 산소분자와 재결합해 오존을 형성한다. 이로 인해 성층권에 많은 오존이 존재하게 되며, 이 오존층은 짧은 파장으로 복사되는 강한 자외선이 지표면에 도달하는 것을 막아준다.
만약 오존층이 파괴되고 자외선이 지표에 도달하면 지구상의 생물체 대부분은 피해를 입게 된다. 즉, 인체의 피부암 발병률이 증가하며, 많은 생명체의 유전적 결함을 일으킬 확률이 높다.
대기오염물질이 오존층으로 확산되면 오존을 파괴한다. 오존층 보호를 위해 프레온 가스와 할론 사용 및 자동차 배기가스에서 나오는 질소산화물의 허용량에 대한 국제적 규제가 생겼다.
오존의 화학식은 O3이며 지구대기에 항상 미량으로 존재한다. 그러나 오존층에서는 큰 밀도를 나타낸다. 이곳에서 오존은 주로 단파인 태양의 자외선복사(파장이 242×10－9m 이하)에 의해 형성된다.
자외선은 정상적인 산소분자(O2)를 2개의 산소원자로 분리시킨다. 그후 이러한 산소원자는 분리되지 않은 산소분자와 결합하여 오존을 생성한다. 또한 일단 형성된 오존은 300×10－9m 이하의 파장을 갖는 태양의 자외선에 의해 쉽게 파괴된다.
태양의 자외선은 산소분자와 오존에 의해 강하게 흡수되기 때문에, 오존을 생성할 수 있는 자외선은 대기의 하층까지 도달할 수 없으므로 오존의 광화학 반응은 약 20㎞ 이하의 층에서는 중요하지 않게 된다. 이러한 태양 에너지의 흡수는 성층권계면(成層圈界面), 또는 중간권 최고온점(mesopeak)이라 불리는 약 50㎞ 고도에서 최대 온도를 형성하는 데 매우 중요한 역할을 한다. 또한 상층대기에 위치하는 오존층은 그 흡수 효과로 인해 290×10－9m 이하의 파장을 갖는 거의 모든 태양복사를 지표면에 도달하지 못하도록 차단시킨다.
만일 자외선이 지표면에 도달하면 대부분의 생물들은 피해를 입거나 죽을 것이다.
몇몇 대기오염 물질, 특히 클로로플루오로카본(프레온 가스), 할론(클로로플루오로브롬 화합물)과 질소산화물들이 오존층으로 확산되면 오존을 파괴한다(→ 클로로플루오로카본). 1980년대 중반에 과학자들은 남극대륙 상공의 오존층에 '구멍'이 주기적으로 나타난다는 사실을 발견했으며, 이런 곳의 오존층 밀도가 정상밀도에 비해 40~50％ 정도 감소했음을 발견했다. 이런 심한 부분적 감소는 자연적인 현상으로 설명되지만 아마도 클로로플루오로카본과 할론에 의해 가속되었을 것이다. 지구의 오존 감소현상에 대한 관심이 증가하여 프레온 가스와 할론 사용에 대한 국제적 규제가 생겼고 이들의 제조를 계획적으로 감소시키고 있으며, 자동차의 배기 가스에서 나오는 질소산화물의 허용량에 대한 규제도 생겼다.
오존층의 두께는 비록 약 40㎞이지만, 오존의 총량은 대기에 풍부한 다른 많은 가스들과 비교해볼 때 아주 미소한 양이다. 만약 전체기에 포함되어 있는 모든 오존을 수면 대기압 정도로 압축시킨다면, 그 층은 단지 수㎜ 정도의 두께밖에 되지 않을 것이다.