SME
Nedeľa, 20. jún, 2021 | Meniny má ValériaKrížovkyKrížovky

Sú predpovede klimatológov správne?

Laboratórny experiment ukázal, že predchádzajúce modely vývoja ozónovej diery nemusia byť presné. Niektoré sily v prírode nemôžme zanedbávať.

(Zdroj: ILUSTRAČNÉ - WIKIMEDIA)

PRAHA. Atmosféra, plynný obal našej planéty, pozostáva zo zmesi plynov a disperzných častíc, inertných a reaktívnych molekúl, ktoré sú vystavené neustálemu pôsobeniu širokého spektra žiarenia od rádiových vĺn až po vysokoenergetické γ-žiarenie.

Môžeme ju rozdeliť na troposféru a vrchné sféry, kde zaraďujeme stratosféru, mezosféru, termosféru a ionosféru. Každá zo spomenutých oblastí je charakteristická so svojimi špecifickými vlastnosťami.

Jednou z mnohých, pre život dôležitých reakcií, je fotolýza ozónu, t.j. rozklad ozónu pohltením žiarenia o konkrétnej vlnovej dĺžke.

Skryť Vypnúť reklamu

Ozón absorbuje žiarenie v troch charakteristických absorpčných pásoch, ktoré spadajú od 200 nm do 750 nm. Typickým príkladom je pohltenie UV-žiarenia ozónom za tvorby molekulového kyslíka, čím sa zabezpečí, že toto žiarenie prakticky neprechádza do nižších vrstiev atmosféry a chráni tak pozemský život.

Ozónová diera

Na základe prirodzeného chemizmu vzniku a zániku ozónu v atmosfére vytvorili niekoľko výpočtových dynamických modelov, u ktorých výsledky koncentrácií ozónu boli vyššie, ako naozaj pozorované hodnoty jeho koncentrácie.

Vznikla teda domnienka, že uvedené teórie nie sú správne, prípadne že nezahŕňajú všetky deje prebiehajúce v atmosfére.

Na poli fotochemických reakcií sa tak začal lov na zložky a reakcie v atmosfére, ktoré by mohli významnou mierou ovplyvniť rozklad ozónu.

Skryť Vypnúť reklamu

Vedecké práce odhalili, že takýmito zložkami sú halogenované uhľovodíky, ktoré sa vo veľkej miere používali v chladiarenských zariadeniach - poznáme ich pod označením freóny, a oxidy dusíka, ktorých množstvo umelo narastá spaľovaním.

Práve v reakčných cykloch týchto zložiek podlieha rozkladu významné množstvo ozónu.

Objav ozónovej diery nad Antarktídou dokázal, že reakcie vedúce k tvorbe reaktívnych radikálov neprebiehajú v plynnej fáze, ale sú dôsledkom heterogénnych reakcii na časticiach ľadu polárnych stratosférických mrakov (PSC).

Stratosféra je suchá a s malou relatívnou vlhkosťou, čo spôsobuje, že je málo náchylná na tvorbu mrakov. PSC sa preto môžu tvoriť len za špecifických predpokladov, akými sú extrémne nízke teploty počas polárnej zimy.

Skryť Vypnúť reklamu

PSC sa tvoria vo výškach 15 až 25 km nad povrchom. Obsahujú mikrokvapky kyselín (kyseliny dusičnej a kyseliny sírovej) a molekuly halogénovodíkov (chlorovodík a podobne), ktoré vznikajú v jednotlivých cykloch a sú absorbované na povrchu PSC.

Takto vzniknuté heterogénne povrchy môžu vhodne katalyzovať vybrané typy chemických reakcií v atmosfére. Dochádza k obrovskej džungli reakcií, ktoré majú rovnaký cieľ – likvidáciu ozónu.

Výsledkom toho je fakt, že sa nad Antarktídou v jarných mesiacoch zaznamenáva najväčší úbytok ozónu, teda. zväčšovanie sa ozónovej diery.

Otázkou však zostáva, ako možno takéto reakcie študovať experimentálne? Je možné experimentálnym spôsobom dokázať či vyvrátiť pravdivosť teoretických modelov, ktoré predpovedajú vývoj ozónu do budúcnosti?

Skryť Vypnúť reklamu

Polárne stratosférické mraky v Antarktíde. FOTO - François Guerraz

Mraky v laboratóriu

Medzinárodný tím s účasťou slovenských vedcov pod vedením Michala Fárníka pôsobiaci na Ústave fyzikálnej chémie J. Heyrovského Akadémie vied Českej republiky, má teraz v rukách zariadenie, ktoré im to umožňuje.

Vo svojom experimente sú vedci schopní vytvárať klastre molekúl vody (takzvané ľadové nanočastice), ktoré letia v molekulovom lúči vo vákuu.

Tento lúč molekúl prechádza komorou, ktorá je napustená konkrétnym plynom a pod vplyvom zrážok klastrov v lúči s molekulami plynu môže dôjsť k záchytu molekuly na vodný klaster - čo predstavuje skvelé priblíženie na atmosférické mraky, kde sú zachytené rôzne molekuly.

Následne takto dopovaný klaster môžeme sledovať pomocou rôznych experimentálnych techník, či ide o rozpad molekuly na ľadovej nanočastici pôsobením UV žiarenia, alebo samotnú tvorbu a zloženie mrakov.

Skryť Vypnúť reklamu

Nedávno časopis The Journal of Chemical Physics uverejnil štúdiu z tohto laboratória, v ktorej vedci sledovali zrážky vodných nanočastíc s rôznymi molekulami plynov a merali zmenu rýchlosti po zrážke.

Tá je závislá najmä na počte dopovaných molekúl a ich hmotností. Z týchto meraní určili účinný prierez vodných klastrov pre záchyt atmosférických molekúl, teda ako veľký klaster v skutočnosti vidí molekula, teda z akého veľkého priestoru je klaster schopný pochytať dané molekuly.

Aký súvis to však má s deštrukciou ozónu v stratosfére?

Nesmieme zabúdať, že všetky procesy sa uskutočňujú na povrchu PSC - a tie narastajú pomocou homogénnej (ak ide o molekulu vody) alebo heterogénnej (ak ide o inú molekulu ako voda) nukleácie a záchytom molekúl na ľadovej nanočastici.

Skryť Vypnúť reklamu

Ľadová nanočastica sa nabaľuje okolitými molekulami. Takéto procesy vedú k vzniku PSC v stratosfére, čo má priamy dopad na úbytok ozónu.

Preto sa na proces nukleácie kladie veľký dôraz a bolo vytvorených niekoľko matematických modelov, ktoré používajú parametre veľkosti klastrov na simuláciu záchytu okolitých molekúl, z ktorých predpovedajú vývoj do ďalších rokov.

Nové experimentálne merania však ukázali, že molekuly sú ku klastrom priťahované z väčších vzdialeností, než ich skutočný geometrický prierez.

Tento fakt nie je však ničím prekvapivým, keďže od nástupu na strednú školu sa na hodinách chémie a fyziky učíme o medzimolekulových silách. Avšak predpokladá sa, že tieto sily sú zanedbateľné voči veľkosti geometrického prierezu (nie sú dostatočne silné, teda sú krátkeho dosahu).

Skryť Vypnúť reklamu

Hodnoty získané z experimentov však naznačujú, že tieto predpoklady sú nezanedbateľné, a v prípade niektorých molekúl sú efekty tak obrovské, že rádovo menia rýchlosť nukleácie, čo môže viesť významným odchýlkam od predpovedí.

Aký výrazný dopad to môže mať? To zatiaľ nikto nevie.

Publikovaný článok však mal veľký ohlas. Zaradili ho najskôr medzi „research highlights“, na ktorý nadväzovala tlačová správa Amerického inštitútu pre fyziku. Zároveň sa ocitol medzi dvadsiatimi najčítanejšími článkami prestížneho vedeckého časopisu v mesiacoch júl a august.

Teraz už len ostáva čakať, aký postoj k tomu zaujmú kompetentní klimatológovia.

Ústav fyzikálnej chémie J. Heyrovského, v.v.i., AV ČR v Prahe

Skryť Vypnúť reklamu

Najčítanejšie na SME Tech

Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Hlavné správy zo Sme.sk

Jaroslav Slašťan je šéf Zásahového tímu pre medveďa hnedého, odborník na správanie a etológiu tohto druhu.

Problémy s medveďmi si vyrábame sami.


18. jún
Slovenskí futbalisti po prehre v zápase Slovensko - Švédsko na ME vo futbale (EURO 2020 / 2021).

Záverečné zápasy v E-skupine sa hrajú v stredu.


Sportnet 4 h
Zdravotníctva.

PCR testy na Slovensku odhalili viac ako 391-tisíc nakazených koronavírusom. Pandémia Covid-19 si vyžiadala 12 492 obetí.


a 3 ďalší 11 h
Predsedníčka Európskej komisie Ursula von der Leyenová a predseda Európskej rady Charles Michel.

Európania sú skeptickejší a viac sa spoliehajú na seba.


Susi Dennisonová 15. jún

Neprehliadnite tiež

Výskumný pracovník kráča okolo plášta s logom nemeckej biofarmaceutickej výskumnej spoločnosti CureVac v nemeckom meste Tübingen.

CureVac testoval, keď sa šírili početné mutácie.


18. jún
Technologický podcast Klik.

Komentovaný prehľad technologických správ.


a 2 ďalší 19. jún

Inzercia - Tlačové správy

  1. Blíži sa leto a s ním aj zvýšené utrácanie peňazí našimi deťmi
  2. Dovolenka v Chorvátsku: stavte na overenú a obľúbenú klasiku
  3. Ako sa v lete správne starať o citlivú detskú pokožku?
  4. Je lepšie zobrať si rozkladateľný obal alebo vytriediť plastový?
  5. Crème de la crème po slovensky
  6. Dream job pre programátorov: Silicon Valley na Slovensku
  7. Po Slovensku na motorke
  8. Jablone prinesú ovocie v podobe komfortného bývania
  9. Stačí mi elektromobil? Pozreli sme sa, ako je to s dojazdom
  10. Viete, čo jete, keď si kupujete pečivo dopečené v predajni?
  1. Posledné dni nešťastnej Anny Boleynovej
  2. Čo všetko je potrebné vedieť o ochrane očí počas leta
  3. Granátové jablko prekvapí vás chuťou i aktívnymi látkami
  4. Dovolenka v Chorvátsku: stavte na overenú a obľúbenú klasiku
  5. Ako sa v lete správne starať o citlivú detskú pokožku?
  6. Driverama má strategické partnerstvo s nemeckým Stop + Go
  7. Správna strava po tréningu: Siahnite po 100 % smoothie a šťavách
  8. Zázračná škola so zelenou strechou
  9. Čučoriedky - dokážu ochrániť váš zrak?
  10. Crème de la crème po slovensky
  1. Viete, čo jete, keď si kupujete pečivo dopečené v predajni? 29 355
  2. Stačí mi elektromobil? Pozreli sme sa, ako je to s dojazdom 12 213
  3. Je lepšie zobrať si rozkladateľný obal alebo vytriediť plastový? 7 930
  4. Po Slovensku na motorke 6 591
  5. Dovolenka v Chorvátsku: stavte na overenú a obľúbenú klasiku 6 355
  6. Sme vodná veľmoc a napriek tomu vody dovážame 5 605
  7. Desať hotelov v destináciách, ktoré sú toto leto favoritmi 5 497
  8. Developer Slnečníc postaví bývanie pri lese. S bazénom aj fitkom 5 323
  9. Dream job pre programátorov: Silicon Valley na Slovensku 4 418
  10. Málokto im verí. Prekvapia Slováci na futbalovom EURO 2020? 3 645