Medindo a Camada de Ozônio

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ozonioarteA camada de ozônio, ou ozonosfera, é uma região da estratosfera que concentra uma elevada quantidade desse gás. Diferentemente do oxigênio molecular, que tem dois átomos, o ozônio possui três átomos de oxigênio. Mas atenção! A figura acima é apenas uma brincadeira com a palavra e não representa a geometria da molécula de ozônio. Veja só:

ozonio-estruturaMesmo que as letras “Z” e “N” pudessem representar ligações químicas, a letra “I” ficaria sobrando, isso porque na molécula de ozônio o átomo central se liga a dois outros átomos por ligações covalentes dativas (coordenadas), como na figura à direita.

ozono-estruturaAgora, veja que coisa curiosa e provavelmente única: Em Portugal, onde OZÔNIO se diz OZONO, sem o fonema “i”, e onde, por consequência, não se usa a letra “i” para escrever a palavra, ela pode ser manipulada para assumir a mesma forma da geometria da molécula de “ozono”, como na figura à esquerda.

A ozonosfera é importante pois funciona como um escudo que bloqueia grande parte da radiação solar nociva à vida, principalmente a radiação ultra violeta, ou raios UV. No final da década de 1970 descobriu-se que a concentração de ozônio havia diminuído bastante sobre a região Antártica. O fenômeno foi batizado de “buraco de ozônio”. Desde então os cientistas têm observado variações na quantidade desse gás.

aerossol

Na época, apontou-se como causa do fenômeno o uso de compostos de cloro como os clorofluorcarbonos (CFCs). Esses gases, usados em refrigeração (geladeiras, ares-condicionados) e nos aerossóis liberam cloro, que destrói as moléculas de ozônio na estratosfera. Isso fez com que a ONU patrocinasse a redução do uso dessas substâncias. Assim, em 16 de setembro de 1987 foi firmado o Protocolo de Montreal. Os países que aderiram a esse protocolo comprometeram-se a interromper a produção e a comercialização dos principais CFCs. Veja, a seguir, onde fica a camada de ozônio.

ozonosfera No gráfico acima vemos a correlação entre quatro grandezas físicas que quantificam diferentes aspectos da camada de ozônio: À direita e à esquerda temos duas grandezas cujos valores diminuem com a altitude: A pressão atmosférica em quilopascal, e a densidade do ar, dada em gramas por metro cúbico. A linha vinho indica a correlação entre a altitude, em quilômetros, e a temperatura média do ar, em kelvins. Observe que temperatura do ar diminui à medida que se aproxima do limite superior da troposfera, e fica constante na tropopausa, entre os 12 km e os 20 km de altitude. No limite superior da tropopausa começa a camada de ozônio. Acima dos 20 km a temperatura do ar volta a esquentar até atingir a estratopausa, em torno dos 50 km de altitude, onde permanece constante até a mesosfera, tornando então a esfriar.

A ozonosfera concentra cerca de 90% de todo o ozônio atmosférico, tem uma espessura de cerca de 10 km e está localizada entre os 15 km e os 35 km de altitude, dentro da estratosfera (no gráfico, a área com listras brancas).

Espectrofotômetro Dobson

Espectrofotômetro Dobson

A quantidade de ozônio na atmosfera é medida por instrumentos no solo ou embarcados em balões, aviões e satélites. Algumas medições são feitas pela análise do ar seco em um detector de ozônio. Outras são baseadas na capacidade única do ozônio de absorver a luz na atmosfera. É o caso do espectrofotômetro Dobson, que mede a intensidade da luz solar em dois comprimentos de onda na faixa ultravioleta, uma fortemente absorvida pelo ozônio e outra fracamente absorvida. A diferença na intensidade de luz desses dois comprimentos de onda é utilizada para medir o ozônio total acima da localização do instrumento.

É preciso dizer que não há consenso, nem mesmo entre os cientistas, de que o CFC seja o causador do “buraco de ozônio”. Há quem defenda que a flutuação na concentração de ozônio na ozonosfera se deve a causas naturais. De todo modo, para que seja possível defender uma ou outra tese acerca desse fenômeno é fundamental medi-lo, e  para isso existe a metrologia.

 

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