पृथ्वीच्या वातावरणात साधारणपणे 20 ते 35 किलोमीटर उंचीवरील वायूच्या स्तरावरणात ओझोनची घनता जास्त असते. वातावरणातील ओझोनचा थर विरळ होतो. तेव्हा त्यातून अतिनील किरण जमिनीपर्यंत पोहचतात. या ओझोन थराची नेमकी स्थिती काय आहे ? थर कमी होण्याची नेमकी कारणे काय ? यावर संशोधकांनी केलेल्या अभ्यासानुसार जी कारणे पुढे आली आहेत ती वाचून थक्क व्हाल. काय आहेत ही कारणे…..
डाॅ. राजीव व्हटकर
समन्वयक,
अवकाश संशोधन केंद्र,
शिवाजी विद्यापीठ, कोल्हापूर
पृथ्वीच्या वातावरणातील ओझोनचा थर हा जीवसृष्टीचे सूर्यापासून येणाऱ्या अतिनील किरणांपासून संरक्षण करतो. वातावरणात साधारणपणे 20 ते 35 किलोमीटर उंचीवरील वायूच्या स्तरावरणात (stratosphere) ओझोनची घनता जास्त असते. वातावरणातील या ओझोनचा थर विरळ होतो. तेव्हा त्यातून हे अतिनील किरण जमिनीपर्यंत पोहचतात. पन्हाळा येथील शिवाजी विद्यापीठाच्या अवकाश संशोधन केंद्राचे समन्वयक डॉ. राजीव व्हटकर यांनी वातावरणातील या ओझोन वायूचा थराचा अभ्यास केला आहे. त्यांच्या अभ्यास आणि अनुमानानुसार त्यांनी ओझोन थराची घनता कमी होण्याची कारणे मांडली आहेत. त्याचे परिणामही नोदवले आहेत. अतिनिल किरणांमुळे त्वचेचा कर्करोग, रोगास प्रतिकार करण्याच्या क्षमतेत कमतरता, मोतीबिंदूसारखे डोळ्यांचे आजार बळावतात. वनस्पती आणि सागरी परिसंस्थांचे नुकसान ही मोठ्या प्रमाणात होते.
नैसर्गिक प्रक्रियेने ओझोन थराचे अत्यल्प नुकसान…
डॉ. व्हटकर म्हणाले, बऱ्याचदा ओझोन वायूच्या थरात होणाऱ्या कमतरतेला जागतिक तापमान वाढीला सुद्धा जबाबदार धरले जाते. या ओझोनच्या थरामध्ये होणारा बदल मानवी उद्योगातून वातावरणात मिसळणाऱ्या प्रदुषक क्‍लोरोफ्ल्युओरोकार्बन (CFC) आणि हायड्रोक्‍लोरोफ्ल्युओरोकार्बन(HCFC ) जबाबदार धरण्यात येते. कारण हे प्रदुषक मोठ्या प्रमाणात उत्सर्जीत होतात आणि वाऱ्या बरोबर स्तरावरणातमध्ये पोहचता. तेव्हा अतिनील किरणांच्या साह्याने ते क्‍लोरीन आणि ब्रोमिनची निर्मिती करतात. क्‍लोरीन आणि ब्रोमिन सारख्या हॅलोजन वर्गातली वायू ओझोनच्या रेणूला लगेच विघटित करू शकतात आणि त्यामुळे ओझोनचे घनता कमी होते. क्‍लोरीन आणि ब्रोमिनची हे वायू नैसर्गिक प्रक्रियेतून सुद्धा वातावरणात मिसळतात पण त्याचे प्रमाण अल्प स्वरूपाचे आहे.
क्‍लोरोफ्ल्युओरोकार्बन उत्सर्जनाने थराचे नुकसान
1960 पासून हवेत क्‍लोरोफ्ल्युओरोकार्बन उत्सर्जित होण्याचे प्रमाण सतत वाढतच होते. 1988 सर्वाधिक एकूण 14.5 लाख टन इतका क्‍लोरोफ्ल्युओरोकार्बन उत्सर्जित झाल्याची नोंद आहे. त्यानंतर मात्र क्‍लोरोफ्ल्युओरोकार्बन उत्सर्जितमध्ये कमालीची घसरण होतानाचे दिसून आली आहे. 2010 मध्ये हवेत क्‍लोरोफ्ल्युओरोकार्बन उत्सर्जित 1960 च्या इतके कमी म्हणजे 3.8 लाख टन इतके कमी झाल्याचे दिसून आले. हे मुख्यत्वे आंतरराष्ट्रीय मॉन्ट्रियल नियामक कराराचा परिणाम आणि या पदार्थांचे उत्पादन आणि वापर टप्प्याटप्प्याने कमी करण्यासाठी एकत्रित प्रयत्नांचा परिणाम होता. संयुक्त राष्ट्रांनी ही त्यांच्या नव्या अहवालात जागतिक पातळीवरील मानवनिर्मित क्‍लोरोफ्लुरोकार्बनमुळे ओझोनच्या थराचं नुकसान झालं होते असे नमूद केले आहे.
ध्रुवावरील ओझोनचे प्रमाण
हाॅ. व्हटकर यांच्या मते दुसरे अजून एक कारण सांगितले जाते की, दक्षिण ध्रुवाच्या भोवती वातावरणात वाहणाऱ्या वाऱ्यांचे प्रवाह तीव्र असतात, तेव्हा दक्षिण गोलार्धाच्या कमी अक्षांशांकडून दक्षिणेकडे वाहणाऱ्या प्रवाहाबरोबर येणारा ओझोन अंटार्क्‍टिका खंडापर्यंत पोहोचू शकत नाहीत. त्यामुळे ओझोनचे दक्षिण गोलार्धातील प्रमाण कमी होत असल्याचे सांगितले जाते. पण उत्तर गोलार्धातील ओझोनचे प्रमाण दक्षिण गोलार्धातील प्रमाणाच्या मानाने बरेच जास्त असते असेही निदर्शनास येते.
1960 मध्ये ओझोन वायूच्या थराची घनता मोजण्यास प्रारंभ झाला. 1960 सालीची घनता प्रमाण मानून पुढे दर पाच वर्षांनी याची घनता मोजण्यात येत आहे. यासाठी 1960 साली ओझोन थराची घनता शुन्य ग्राह्य धरण्यात आली. त्यामध्ये घट व वाढ याची नोंद करण्यात आली.
नोंद करण्यात आलेली ओझोन थराची घनता….
| वर्ष | उत्तर ध्रुव | दक्षिण ध्रुव | जागतिक |
| 1660 | 0 | 0 | 0 |
| 1970 | 2.8 | – 7.6 | 0 |
| 1980 | -5.8 | -41.8 | -4.5 |
| 1990 | -18.9 | -90.8 | -11.8 |
| 2000 | -27.4 | -121.2 | -15.5 |
| 2007 | -27.0 | -123.2 | -14.7 |
| 2010 | -23.9 | -118.2 | -13.2 |
| 2015 | -18.8 | -108.6 | -11.8 |
| 2020 (अनुमानित) | -12.8 | -97.9 | -8.9 |
जर, आपण 1960 पासून स्तरावरणातील (stratosphere) ओझोन वायूचा घनतेतील बदलांचा आलेख पाहीला, तर असे दिसून येते कि 1998 पर्यंत ओझोन वायूच्या घनतेते सुधारणा झाल्याचे दिसते. परंतु 1998 पासून जागतिक आणि ध्रुवीय ओझोन वायूच्या घनतेत हळूहळू परत घसरण होताना दिसते. 2000 ते 2005 च्या दरम्यान त्यात कमालीची घसरण झाल्याचे दिसून आले. विषुववृत्ताच्या म्हणजेच भूमध्य रेषे जवळील प्रदेशापेक्षा ध्रुवीय भागातील ओझोन वायूची घनता खुप कमी असल्याचे आढळून आले.
2005 नंतर ओझोन थराच्या घनतेत सुधारणा
जागतिक क्‍लोरोफ्ल्युओरोकार्बन उत्सर्जिन कमी होत असताना अशाप्रकारची वाढ का होत होती त्याच्या कारणांची मीमांसा सुरु झाली. बहुतेक प्रगत राष्ट्रांनी प्रगतशील देशांच्याकडे बोट दाखवण्यास सुरवात केली. कदाचित काही राष्ट्रे क्‍लोरोफ्ल्युओरोकार्बन उत्सर्जित माहिती लपवत असल्याच्याही चर्चा त्या दरम्यान झाली. सन 2005 नंतर पुन्हा ओझोनच्या जागतिक आणि ध्रुवीय घनतेन सुधारणा व्हायला सुरवात झाली ती आजपर्यंत होत आहे.
ओझोन थर घनतेतील बदलाच्या कारणांचा शोध
एकंदरीत जेव्हा क्‍लोरोफ्ल्युओरोकार्बन उत्सर्जिन आणि ओझोच्या वातावरणातील घनतेची तुलना केली तर त्यांचा संबंध गोंधळात टाकतो आणि ओझोन वायूच्या घनतेत होणाऱ्या बदलास इतर काही कारण असावेत का याचा शोध घ्यावेसे वाटले. पृथ्वीवरच्या एकूण वातावरणावर जर सगळ्यात जास्त प्रभाव कोणाचा असेल तो म्हणजे सूर्य. सूर्यापासून येणाऱ्या प्रकाशाच्या रूपातील उर्जेच्यामुळे पृथ्वीच्या वातावरणामध्ये सतत काहींना काही बदल होत असतात हे आपणास माहित आहे. ते काही दैनंदिन तर ऋतुनुसार बदलणारे सुद्धा असतात. सूर्यापासून ऊर्जा फक्त प्रकाशाच्या रूपाने पृथ्वीवर येत नाही. सूर्यावर हैड्रोजन वायूच्या केंद्रक संमीलनामुळे म्हणजे न्युक्लिअर फ्युजनमुळे (nuclear fusion ) सतत मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा निर्माण होते. ती ऊर्जा प्रकाशाच्या आणि प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन इत्यादी सारख्या मूलभूत अणुच्या रूपाने पृथ्वीवर येते. आपल्याला दररोज दिसणारा तप्त सूर्य गोलाकार जितका साधा वाटतो तितका तो नाही. सूर्यावर चंद्राप्रमाणे डाग आहेत, त्याला सौरडाग असे म्हणतात. हे डाग जिथे दिसतात तिथे सूर्याच्या इतर भागापेक्षा तापमान कमी असते त्यामुळे तो थोडासा काळपट दिसतो. येथे तापमान कमी असल्याचे कारण म्हणजे त्याठिकाणी सूर्याचं चुंबकीय क्षेत्र जास्त बलवान असते. ह्या सौर डागांची संख्या हळूहळू वाढत जाते आणि पुन्हा ती कमी कमी होत जाते. साधारणत: दर 11 वर्षांनी सौर डागांची संख्या जास्तीत जास्त होते आणि यालाच सौर डागांचे ‘एकादश वर्षीय चक्र’ (solar cycle ) असे म्हणतात. हे सौर डाग सूर्याच्या पूर्वे दिशेकडून पश्चिम दिशेकडे प्रवास करतात. असा प्रवास करत असताना दोन वेगवेगळ्या ध्रुवाच्या सौर डागांच्या समूहाच्या संयोगाने जास्त बलवान चुंबकीय क्षेत्र तयार होते. ह्या बलवान चुंबकीय क्षेत्रामध्ये मोठ्या प्रमाणात प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन आणि इतर मूलभूत अणूंचा संचय होतो आणि कालांतराने जेव्हा त्यांची घनता वाढते तेव्हा मोठा विस्फोट होऊन सौरवादळांची निर्मिती होते. ह्या सौर वादळातून मोठ्या प्रमाणात प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉन पृथ्वीच्या ध्रुवीय प्रदेशातून वातावरणात प्रवेश करतात. सौर वादळातून आलेले प्रोटॉन्स पृथ्वीच्या वातावरणातील ओझोनच्या थरापर्यंत येतात आणि तेथे ते ओझोन वायूचे विघटन करतात. काही वेळेला हे प्रोटॉन्स ध्रुवीय भागातून भूमध्यभागाकडे सुद्धा येतात आणि तेथील ही वातावरणातील ओझोनचे विघटन करतात.
साैरवादळाचा ओझोन थरावर परिणाम
अश्‍याप्रकारच्या सौर वादळांची संख्या ही ’23 व्या एकादश वर्षीय चक्राच्या दरम्यान सन 2000 आणि 2001 मध्ये खूप होती, 2005 च्या ऑक्‍टोबरमध्ये सुद्धा खूप मोठे सौर वादळ झाले होते. त्यानंतर मात्र सौर डागांची संख्या कमी झाली आणि अर्थातच सौर वादळांचीही संख्या कमी झाली . 2000 ते 2005 च्या दरम्यान ओझोन वायुच्या घनतेत खूप मोठ्या प्रमाणात जागतिक आणि ध्रुवीय घनतेन घसरण झाली ती या अशा प्रकारच्या सौर वादळामुळे झाल्याचे स्पष्ट दिसून येते आणि त्यानंतर त्यात सुधारणा होताना दिसते. सौर वादळातून येणारे प्रोटॉन्स ध्रुवीय प्रदेशातून पृथ्वीच्या वातावरणात प्रवेश करत असल्यामुळे तेथे ते सर्वात जास्त प्रमाणात ओझोन वायूचे विघटन करतात. 23 व्या सौर डागांची एकादश वर्षीय चक्राच्या तुलनेत 24 वी सौर डागांची एकादश वर्षीय चक्र हे साैम्य स्वरूपाचे होते. त्यामुळे गेल्या काही वर्षात ओझोन वायूच्या वातावरणातील थरामध्ये सुधारणा होत असल्याचे दिसून येत आहे. सप्टेंबर 2020 च्या अखेरीस नवीन पंचविसाव्या सौर डागांची एकादश वर्षीय चक्रास सुरवात झाली आहे. येत्या पाच ते साडेपाच वर्षांमध्ये परत मोठ्या प्रमाणात जर सौर वादळे झाली तर पुन्हा वातावरणातील ओझोन वायूच्या थरातील घनता कमी होताना नक्की दिसेल, असे मत डाॅ. व्हटकर यांनी संशोधनातून मांडले आहे.
