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臭氧层为什么能阻挡紫外线?为什么没有阻挡可见光?

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臭氧层可以吸收紫外线,这是常识。究竟是如何起作用的呢?我们都知道,氧气由两个氧原子组成,无色无味;而臭氧则由三个氧原子组成,是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。正常情况下,臭氧很容易分解,在空气中浓度很低。而在平流层特定的高度,臭氧的形成与分解达到平衡,在此臭氧的浓度较高,我们常说的臭氧层就是这个位置。

臭氧层位于平流层位置,图自网络

紫外线又是什么东西?我们能看到颜色,是因为不同的物体反射或发出不同波长的光。从红外线到红橙黄绿蓝靛紫,再到紫外线,波长依次减小。光的波长越长,能量越小。而人的眼睛只能看见特定波长的光,正是黄橙黄绿蓝靛紫,波长处于红色到紫色之间的光被称为可见光。而红外线和紫外线人是看不见的,有的动物能看见紫外线,如一些鸟类。

阳光是“混合光”,图自网络

紫外线能量最高。太阳光其实是一种“混合光”,各种波长都有。臭氧的分解需要吸热,当阳光通过臭氧层的时候,只有紫外线的能量能让臭氧分解,波长比紫外线长的光都不足以让臭氧分解,因此可见光会直接穿过臭氧。紫外线被臭氧吸收,变成氧气和氧原子,氧原子可以相互结合变成氧气,也可以再与氧气反应变成臭氧,形成动态平衡。总之,紫外线被吸收了,转变为热能。这样,有杀伤力的紫外线通过臭氧层后会大大减少。

南极臭氧空洞逐渐变大,图自网络

然而,一些含氯的有机物释放会加速臭氧分解,如冰箱冷冻液中的氟氯昂,使得臭氧的形成来不及供应分解,最终导致臭氧层变薄,甚至消失。

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