지구 성층권 상층부에 존재하며 태양으로부터 유해한 자외선을 흡수하여 지상 생태계를 안전하게 보호해 주는 오존층의 자외선 차단 원리는 어떻게 되나요?

Question

지구 성층권 상층부에 존재하며 태양으로부터 유해한 자외선을 흡수하여 지상 생태계를 안전하게 보호해 주는 오존층의 자외선 차단 원리는 어떻게 되나요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

성층권 오존층은 에너지가 높은 자외선을 흡수해 화학 결합을 끊는 광해리 반응을 일으킴으로써 유해 자외선을 무해한 열에너지로 전환하여 차단합니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.

극고에너지 자외선이 산소 분자에 도달하면 강한 에너지가 이중 결합을 끊어 2개의 산소 원자로 분해시키고, 이렇게 쪼개진 산소 원자는 주변의 다른 산소 분자와 결합하여 오존을 형성합니다. 생명체의 DNA를 파괴하는 유해 자외선이 오존 분자와 충돌하면, 오존이 자외선 광자의 에너지를 흡수하면서 다시 산소 분자 및 산소 원자로 나눠지게 됩니다. 고에너지 자외선 파장이 화학 결합을 깨는 에너지와 기체 분자들의 운동 에너지로 소비되는 과정에서 위험한 전자기파인 자외선이 열로 바뀌면서 지표면으로 내려오는 것을 차단합니다.

성층권 오존층이 자외선을 흡수하여 방출하는 열 때문에 높이가 올라갈수록 온도가 상승하는 열역학적 역전층이 만들어지며, 이 지속적인 생성·분해의 동적 평형 덕분에 지구 지상 생태계가 안전하게 보호받고 있습니다.