Photochimie de l'ozone stratosphérique
Les réactions photochimiques qui forment et détruisent l'ozone dans la stratosphère et maintiennent la couche d'ozone.
Definition
La photochimie de l'ozone stratosphérique est l'ensemble des réactions, initiées par la lumière solaire, qui produisent et détruisent l'ozone dans la stratosphère, en commençant par le mécanisme de Chapman basé uniquement sur l'oxygène.
Scope
Couvre le mécanisme de Chapman de formation et de destruction de l'ozone à partir de l'oxygène moléculaire et atomique, le concept d'oxygène impair, la distribution verticale de l'ozone, l'écart entre les prédictions de Chapman et les observations, et l'absorption du rayonnement ultraviolet qui chauffe la stratosphère.
Core questions
- Comment le mécanisme de Chapman produit-il la couche d'ozone ?
- Pourquoi le cycle de Chapman seul surestime-t-il l'ozone stratosphérique ?
- Comment l'absorption de l'ozone façonne-t-elle la structure thermique de la stratosphère ?
Key theories
- Mécanisme de Chapman
- La photolyse de l'oxygène moléculaire crée des atomes qui forment de l'ozone, tandis que la photolyse et la recombinaison de l'ozone le détruisent, définissant ainsi une abondance d'oxygène impair à l'état d'équilibre.
Mechanisms
Le rayonnement ultraviolet de courte longueur d'onde dissocie l'oxygène moléculaire en atomes qui se combinent avec les molécules d'oxygène pour former de l'ozone. L'ozone est lui-même photolysé en oxygène moléculaire et atomique, et la famille de l'oxygène atomique et de l'ozone, appelée oxygène impair, atteint un état d'équilibre photochimique qui culmine vers 25 kilomètres. Étant donné que le cycle de Chapman, basé uniquement sur l'oxygène, surestime la quantité d'ozone, des cycles de perte catalytiques supplémentaires sont nécessaires pour correspondre aux observations ; l'absorption du rayonnement ultraviolet par l'ozone réchauffe la stratosphère et crée son inversion de température.
Clinical relevance
La couche d'ozone absorbe le rayonnement ultraviolet biologiquement nocif, et la quantification de sa photochimie constitue la base pour comprendre à la fois son état naturel et sa vulnérabilité à l'appauvrissement.
History
Sydney Chapman a proposé la théorie photochimique de l'ozone stratosphérique en 1930, offrant la première explication quantitative de la couche d'ozone qui demeure le point de départ de la chimie stratosphérique.
Key figures
- Sydney Chapman
- Guy Brasseur
Related topics
Seminal works
- chapman1930
- brasseur2005
Frequently asked questions
- Qu'est-ce que l'oxygène impair ?
- L'oxygène impair est la famille chimique comprenant l'oxygène atomique et l'ozone, traités ensemble car ils s'interconvertissent rapidement ; son abondance totale ne change qu'à travers des réactions de production et de perte plus lentes.