Spektar elektromagnetnog zračenja koji nailazi na Zemljinu atmosferu obuhvata raspon od 100 nm do oko 1 mm i može se podijeliti na pet regiona, po rastućim talasnim dužinama:
Ultravioletno (ultraljubičasto) C (UVC) zračenje -100 do 280 nm. Pojam ultravioletno dolazi od činjenice da je ovo zračenje više frekvencije od violetne – ljubičaste svjetlosti (i takođe je nevidljivo za ljudsko oko). Kako se apsorbuje u atmosferi, u vrlo maloj mjeri dopire do površine Zemlje (litosfere). Ovaj dio sunčevog spektra zračenja ima germicidna svojstva i upotrebljava se u germicidnim lampama.
Ultravioletno B (UVB) zračenje – 280 do 315 nm. Većim dijelom se apsorbuje u atmosferi i odgovorno je za fotohemijske reakcije koje su uvodne za produkciju ozonskog omotača.
Ultravioletno A (UVA) zračenje — 315 do 400 nm.
Tradicionalno se smatra manje štetnim za DNA, i upotrebljava se u solarijumima i PUVA terapiji za psorijazu. Zavisno od talasne dužine, UVA zraci se dalje dijele na: UVA I zrake : 340-400 nm, dugotalasne, i UVA II zrake: 315-340nm, kratko-talasne.
Vidljiva svjetlost – 380 ili 400 do 760 ili 780 nm. Dio spektra vidljiv golim okom.
Infracrveno (infrared, IR) zračenje – 700 nm do 10 na 6 nm (1 mm). Važan dio elektromagnetnog zračenja koji dopire do Zemlje:
Infrared-A: 700 nm do 1400 m,
Infrared-B: 1400 nm do 3000 nm
Infrared-C: 3000 nm do 1 mm.
Biologija zračenja obrnuto je proporcionalna talasnoj dužini zraka. Znači da zraci sa manjom talasnom dužinom imaju veću energiju zračenja i u kontaktu sa kožom izazivaju veće i teže probleme. Zbog atmosferskih efekata, spektar osvi-jetljenosti površine Zemlje zavisi od visine sunca – sa plavom komponentom spektra od atmosferskog rasipanja za vrijeme sumraka prije i poslije izlaska i zalaska sunca i crvenom komponentom za vrijeme izlaska i zalaska sunca. Na taj način posebna apsorpcija sunčeve svjetlosti u ozonskom omotaču preko dugog trakastog horizonta daje zenitu njegovo plavetnilo kada je sunce blizu horizonta. Na Zemlji, solarna radijacija je očigledna kao dnevna svjetlost kada je sunce iznad horizonta. To je uočljivo za vrijeme obdanice i tokom ljeta u mjestima blizu polova, kao i noću, ali ne zimi. Kada direktna radijacija nije blokirana oblacima, to se može iskusiti kao sunčev sjaj, kombinacija percepcije intenzivne bijele svjetlosti (sunčeva svjetlost u striktnom značenju) i toplote. Toplota na tijelu, zemlji i drugim objektima zavisi od apsorpcije elektromagnetne radijacije u obliku grijanja.
Atmosfera Zemlje je sloj gasova koji okružuje planetu Zemlju i koji se održava gravitacijom Zemlje. Ovaj sloj štiti živi svijet na Zemlji time što apsorbuje sunčevo UV zračenje, grije površinu zadržavanjem sunčeve toplote (efekat „staklene bašte”) i redukuje temperaturne ekstreme između dana i noći (dnevne temperaturne razlike). Raslojavanje atmosfere opisuje njenu strukturu podijeljenu na odvojene slojeve koji imaju svoje temperaturne i kompozicijske karakteristike. Sa povećanjem visine, atmosfera postaje sve tanja i tanja, bez definisane granice u odnosu na spoljašnji dio svemira. Visina od 120 km, ali i visina od 100 km (Karmanova linija) ponekad se smatraju granicom atmosfere prema svemiru!
Vazduh je naziv za dio atmosfere koji se koristi pri disanju i fotosintezi. Suv vazduh sadrži (volumenski) 78. 9% azota, 20. 95% kiseonika, 0. 93% argona, 0. 03% ugljen-dioksida i male količine drigih gasova. Vazduh takođe sadrži promjenljivu količinu vodene pare, oko 1%. Gasovi „staklene bašte” su vodena para, ugljen-dioksid, metan, nitrogen-oksid i ozon. U nefltriranom vazduhu mogu se naći i male količine prašine, polena i spora, morskog aerosola i vulkanskog pepela, kao i industrijskih polutanata kao što su hlorini (elementarni ili složeni), jedinjenja fluorina, elementarna živa i jedinjenja sumpora kao što je sumpor-dioksid. Generalno, vazdušni pritisak i gustoća opadaju u atmosferi kako težina raste. Pet osnovnih slojeva atmosfere su, od najvišeg ka najnižem: egzosfera, termosfera, mezosfera, stratosfera (u kojoj temperatura raste uz porast apsorpcije sunčevog zračenja ozonskog sloja koji ograničava turbulenciju i miješanje) i troposfera (koja čini oko 80% mase atmosfere). Uslovi potrebni za opstanak biljaka i životinja na Zemlji pronalaze se samo u troposferi.
Ozonski omotač je sloj Zemljine atmosfere koji sadrži relativno najviše koncentracije ozona (O3). Otkriven je 1913. godine. Ovaj sloj apsorbuje 97-99% visokofrekventnog UV sunčevog zračenja koje je opasno po život na Zemlji. Ozonski omotač je najvećim dijelom smješten u donjim partijama stratosfere, na visini od oko 13 do 40 km i njegova debljina varira geografski i sezonski. Ozon se stvara ultravioletnim zračenjem koje pogađa molekule kiseonika sadržane od dva atoma kiseonika (O2), cijepajući ih na dva atoma kiseonika (O). Atomski kiseonik dalje se spaja sa nepodijeljenim molekulima kiseonika (O2) stvarajući ozon (O3). Ozonski molekul je, takođe, nestabilan (iako je u stratosferi dugovječan). Kada UV zrak pogodi ozonski molekul, razdijeli ga na molekul O2 i atomski kiseonik, nastavljajući proces zvan ozon-kiseonik ciklus koji kreira ozonski sloj, region od 10 do 50 km, sa najvećom koncentracijom na visini od 20 do 40 km.
Kada bi se sav ozon kompresovao pod uticajem vazduha na površini mora, bio bi debeo svega nekoliko milimetara. Iako je koncentracija ozona u ozonskom sloju vrlo mala, vitalno je značajna zbog apsorpcije biološki jakog UV sunčevog zračenja. UVC zračenje je poništeno, ekranizovano od strane ozona na visini od 35 km, UVB zračenje talasne dužine 290 nm na površini atmosfere 350 miliona puta je jače nego na površini Zemlje. Ipak, dio UVB zračenja stiže do površine Zemlje. Veći dio UVA zračenja stiže na površinu! Debljina ozonskog omotača zavisi od mnogo faktora. Generalno, ona je manja u mjestima koja se nalaze bliže ekvatoru i veća u blizini polova. Varira zavisno od sezone: veća je u proljeće i manja u jesen, dok zimi raste. Najmanja debljina omotača registrovana je iznad Antarktika u proljeće, na južnoj polulopti (0, 207 cm), a najveća u aprilu, na sjevernoj hemisferi (0, 270 cm). Ozonski omotač se iscrpljuje katalizatorima slobodnih radikala uključujući NO, N2O, OH, atomski hlor i atomski brom.
Pored prirodnih izvora, količina ovih katalizatora posljednjih godina se povećava vještački stvorenim organohalogenim jedinjenjima, posebno hlorof uorokarbonima – CFC, i brom-fuorokarbonima. Ova visoko stabilna jedinjenja sposobna su da prežive visoko u stratosferi gdje se hlor i brom oslobađaju pod uticajem UV zraka. Tako injiciraju i kataliziraju lančanu reakciju razaranja više od 100 000 molekula ozona, što rezultira nemogućnošću ozona da apsorbuje UV zračenje. Iz ovog razloga se ozonski omotač i smanjuje – za 4% po deceniji, iznad sjeverne hemisfere. Na preko 5% Zemljine površine, na sjevernom i južnom polu, vide se ozonske rupe. U 2009. godini najveći razarač ozona bio je N2O! USA, Kanada i Norveška 1978. zabranili su aerosol sprejeve koji sadrže CFC jedinjenja. Ona se najviše koriste u industriji proizvoda za čišćenje i zamrzavanje. 1987. zakonom su ograničena, a 1996. potpuno izbačena iz upotrebe u svijetu! 2003. godine primijećeno je da je razaranje ozonskog omotača značajno usporeno u posljednjoj dekadi! Ipak, CFC jedinjenja imaju vrlo dug poluživot u atmosferi – od 50 do 100 godina! Umjesto CFC-a, uvode se HCFC jedinjenja koja sadrže C-H vezu i biorazgradivija su, te ne žive dovoljno dugo da dosegnu stratosferu. Ona, takođe, imaju negativan uticaj na ozonski omotač, pa se zbog toga zamjenjuju!
U sljedećem broju: Korisna i štetna dejstva sunčevog zračenja!
Piše: dr Olivera Simić-Kovačević, Spec. dermatovenerolog
Add comment