Die Frage der Woche: Wie ist die Ozonschicht entstanden?

Jede Woche beantworten wir euch Fragen zu allen möglichen Themen. Heute fragt uns Steven S. aus Langenburg: "Wie ist die Ozonschicht entstanden?" Hier erfahrt ihr die Antwort ...

Die Erde ist von einer Lufthülle umgeben. Darin sind viele verschiedene Gase enthalten. Den größten Anteil hat Stickstoff (~78 %), dann folgen Sauerstoff (~20 %), Wasserdampf, Kohlendioxid, Edelgase wie Helium und Neon und Spurengase wie Methan, Lachgas oder auch Schwefeldioxid. Außerdem sind auch noch sogenannte Aerosole vorhanden, das sind kleinste feste Teilchen, etwa Feinstaub oder auch Rauch.

Bakterien und Sauerstoff

Die Lufthülle in der heutigen Form entstand erst, nachdem es schon Leben in den Urozeanen der Erde gab. Sogenannte Cyanobakterien waren die ersten Produzenten von Sauerstoff. Ihnen verdankt das Leben in seiner heutigen Form die Existenz.

Der atembare Sauerstoff in der Luft besteht aus zwei einzelnen Atomen Sauerstoff. Das chemische Symbol für atomaren Sauerstoff ist "O", abgeleitet vom griechischen Wort "oxygen" (="Säure-Erzeuger"). Der Luftsauerstoff wird entsprechend chemisch als O2 geschrieben.

Foto: Hier ist die Atmosphäre der Erde aus dem Weltraum zu sehen.

Sauerstoffatome können sich auch zu dritt zusammenfinden (O3), dann spricht man von Ozon. In der hohen Atmosphäre in etwa zehn bis 50 Kilometern trifft ultraviolette Strahlung (UV) der Sonne auf O2. Die hohe Energie der UV-Strahlen spaltet es in jeweils ein Sauerstoffatom (O) auf. Einzelne Sauerstoffatome sind sehr reaktionsfreudig und verbinden sich schnell wieder mit anderen O2-Molekülen zu O3 - ein Ozon-Molekül ist entstanden.

Ozon im Gleichgewicht

Ozon reagiert mit anderen Ozon-Molekülen, wobei sie wieder in Sauerstoff zerfallen. Es gibt also einen richtigen Ozon-Sauerstoff-Kreislauf in der hohen Atmosphäre. Dabei befinden sich Ozon und Sauerstoff in einem Gleichgewicht.

Dieses Gleichgewicht wird gestört, wenn bestimmte Chemikalien in die hohe Atmosphäre gelangen und das Ozon zerstören. Dazu zählen unter anderem die schon seit längerem verbotenen FCKW, mit denen früher Spraydosen gefüllt waren.

Gefahr Ozon-Loch

Wenn durch solche Stoffe mehr Ozon abgebaut wird, als wieder entsteht, dann kommt es zum Ozon-Loch. Das hat verheerende Auswirkungen auf das Leben auf der Erde. Denn die UV-Strahlung hat eine große Energie. Sie sorgt auch dafür, dass wir braun werden.

Abbildung: Eine Computerdarstellung der NASA der bislang größten Ausdehnung des Ozonlochs am 24. September 2006 über dem Südpol.

Wenn wir zu lange in der Sonne bleiben, insbesondere ohne Schutz, dann bekommen wir einen Sonnenbrand - da erfährt man am eigenen Leib, wie energiereich ultraviolette Strahlung ist.

Die Ozonmoleküle wirken als Filter für diese energiereiche Strahlung der Sonne. Würde die Ozonschicht zerstört, dann würden Pflanzen und Tiere schwere Schäden davontragen, darunter schwere Verbrennungen und Krebs.

Ozon entsteht sehr langsam, so dass die Auswirkungen des jahrelangen Gebrauchs ozonschädlicher Substanzen noch lange anhalten werden. Jedes Jahr gibt es Berichte über das Ozonloch, besonders in der Nähe der Pole.

Drei Millimeter Strahlenschutz

Die Ozonschicht ist auch unglaublich dünn. Würde man die Ozonmoleküle aus dem Bereich zwischen zehn und 50 Kilometern unter den Druck setzen, der am Erdboden herrscht, so wäre die Ozon-Schicht, die das Leben auf der Erde vor der tödlichen Strahlung aus dem All schützt, im Schnitt nur drei Millimeter dick!

Die beiden Seiten des Ozon

In der hohen Atmosphäre schützt das Ozon durch die Filterung der UV-Strahlen das Leben auf der Erde. Ozon entsteht aber auch in der Nähe des Erdbodens aus Autoabgasen unter dem Einfluss von Sonnenlicht.

Ozonwarnungen gehören seit einigen Jahren zum Service von Radio- und Fernsehsendern. Denn Ozon ist ein stark reizendes Gas und greift die Atemwege an. Gefährdet sind besonders Säuglinge und alte Menschen sowie Menschen unter körperlicher Belastung. Das Ozon vom Erdboden kann leider das fehlende Ozon in der Atmosphäre nicht ersetzen. Auf dem zehn Kilometer langen Weg durch die Atmosphäre finden zu viele chemische Reaktionen statt.

Kann man die Ozonschicht sehen?

Man kann das Vorhandensein von Ozon in der Atmosphäre auch sehen: Während der Morgen- und Abenddämmerung, wenn die Sonne sich schon oder noch unter dem Horizont befindet, gibt es die sogenannte "Blaue Stunde".

Foto: Die "Blaue Stunde" an der Dreiländerbrücke bei Weil am Rhein.

Eine Zeit mit ganz besonderer Atmosphäre, von Fotografen wegen der Lichtstimmung gern genutzt. Diese besondere bläuliche Färbung kommt durch das atmosphärische Ozon zu Stande.

Übrigens ...

* Verkleinert man die Erde auf die Größe eines Apfels, dann entspricht die Dicke der Schale im Verhältnis der Dicke der Atmosphäre!

* Die Atmosphäre der Erde "wiegt" rund 5.150.000.000.000.000 Tonnen!

* Ab einer Höhe von 80 Kilometern spricht die NASA von Weltraum, auch wenn es noch weit darüber hinaus reichende Atmosphärenschichten gibt.

* Die Cyanobakterien, die ersten Produzenten des irdischen Sauerstoffs, sind vermutlich als sogenannte Chloroplasten Teil der grünen Pflanzen geworden und produzieren noch heute weiter den für uns lebensnotwendigen Sauerstoff.

Text: -jj- 6.6.2012 // Bilder: Mond/Grafik Ozonloch NASA/PD; Brücke Wladyslaw LFK

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