INTRODUZIONE
Nel 1985 un gruppo di scienziati britannici pubblicò i risultati di una serie di misurazioni, da loro stessi effettuate, sull’atmosfera sovrastante l’Antartide. Le misure si erano protratte per otto anni, dal 1977 al 1984, e si riferivano alla quantità di ozono (forma allotropica dell’ossigeno) interno alla massa d’aria, detta stratosfera, che si estende fra i 15 e i 40 km di altezza. Il risultato della lunga misurazione confermava che lo strato di ozono, che serve ad assorbire gran parte della radiazione ultravioletta proveniente dal sole, subiva delle periodiche riduzioni lasciando delle zone sopra al polo Sud che contenevano anche solo il 50% del livello normale di ozono. Queste riduzioni coincidevano con l’inizio della primavera artica (che al polo sud è invertita rispetto al polo nord: mesi di settembre/ottobre) e perduravano per tutto il tempo in cui il sole rimaneva ad illuminare l’emisfero australe (circa 6 mesi). Quando poi il sole tornava sotto l’orizzonte (inverno antartico) lo strato di ozono tendeva ad aumentare.
Studi successivi confermarono che il responsabile della diminuzione periodica dello strato di ozono erano i CloroFluoroCarburi (CFC) prodotti dalle attività umane. Altri studi portarono ad identificare fra i responsabili anche il monossido di carbonio proveniente dai reattori degli aerei. In pratica qualsiasi gas che sia in grado di reagire con gli atomi di ossigeno dell’ozono, ne provoca il consumo, trai quali anche ossidi di azoto, idrocarburi (prodotti da attività umane). Il problema dei CFC era rappresentato però dalla loro capacità di agire come catalizzatori, quindi una quantità piccola di CFC consumava una quantità enorme di Ozono. Gli ossidi di azoto (NOx) che all’inizio sembravano concorrere all’attività di distruzione, risultarono poi avere un parziale effetto benefico come antagonisti del cloro e quindi nel diminuirne l’attività catalitica.
Vediamo ora i fattori che concentrano ai poli i buchi dell’ozono.
CIRCOLAZIONE DEI VENTI
In funzione della distribuzione geografica si distinguono venti planetari e venti regionali o locali. I primi partecipano alla circolazione generale dell’atmosfera e sono in rapporto con la distribuzione delle vaste aree di alta e bassa pressione alle diverse latitudini: nella fascia compresa tra 25º di lat. N e S spirano venti costanti e regolari (gli alisei) diretti verso l’area depressionaria equatoriale; tra le alte pressioni subtropicali si hanno venti che soffiano verso le basse pressioni circumpolari da SW nel nostro emisfero e da NW nell’emisfero meridionale (venti occidentali); dalle alte pressioni sulle calotte polari verso le depressioni circumpolari spirano venti da NE nell’emisfero boreale e da SE in quello australe (venti polari). I venti regionali sono invece legati a situazioni bariche che si instaurano nel corso dell’anno con una certa regolarità su alcune regioni
Sopra l’Antartide la circolazione atmosferica è organizzata come un gigantesco vortice: vi è cioè una massa d’aria isolata dal resto dell’atmosfera che circola, per gran parte dell’anno, intorno al polo australe. AL polo Nordo questo effetto è inferiore. La differenza tra polo sud e polo nord è dovuta al fatto che la terra non è perfettamente sferica, alla distribuzione delle terre emerse ed all’inclinazione dell’asse di rotazione terrestre; tutti questi fattori influenzano infatti i venti locali, troposferici, periodici, stratosferici.
Nella tarda primavera, però, il vortice si rompe permettendo un rapido afflusso di aria ricca di ozono proveniente dalle zone tropicali. Quest’aria che viene da nord è più ricca di ozono perché nelle zone calde la formazione di questo gas è favorita dalla radiazione solare più intensa. Lo spostamento si verifica quindi in conseguenza del fatto che l’aria stratosferica tende a migrare spontaneamente dalle grandi altezze sovrastanti i tropici, dove si forma abbondante ozono, verso altezze minori delle regioni polari dove si va accumulando il gas di recente formazione. Prima di questo salutare arricchimento di ozono nella zona mediana della stratosfera antartica la sua quantità era diminuita per l’arrivo di aria proveniente dal basso. Con il ritorno del Sole al Polo Sud, il suolo si riscalda e con esso si riscalda anche l’aria sovrastante. Questa aria è povera di ozono e, divenuta meno densa in seguito al riscaldamento, comincia a salire fino a raggiungere la stratosfera dove non solo va a diluire lo strato ricco di ozono presente in quel luogo, ma lo sposta anche lateralmente. Fenomeni simili in cui correnti d’aria, provocate da variazioni termiche, salgono e scendono all’interno dell’atmosfera sono normali e avvengono a tutte le latitudini.
INVERNO/ESTATE AUSTRALE, TEMPERATURE E NUBI STRATOSFERICHE
Durante l’inverno australe (Marzo-Settembre) , l’antartide si trova perennemente al buio; durante questo periodo la temperatura scenda anche tra i –20°C ed i –40°C. A quote stratosferiche si formano nubi di aerosol ghiacciato. Queste nubi assorbono alcuni gas inquinanti trasportati dalle zone di alta pressione equatoriali e fungono in questo modo da serbatoi di tutte quelle sostanze che contribuiscono alle reazioni di formazione/distruzione dell’ozono. Quindi durante il l’estate australe queste nubi si disgregano e rilasciano i gas assorbiti che localmente raggiungono concentrazioni maggiori. Consideriamo infatti che i CFC/NOx provengono da tutta la fascia equatoriale, mentre vengono rilasciati solo nella ristretta area polare. A questo punto la radiazione solare fa il resto poiché durante l’estate australe il polo sud è costantemente illuminato.
L’immagine sopra mostra la variazione della concentrazione dell’ozono stratosferico australe del periodo 1980 – 1991 (11 anni) rilevata sempre nel mese di ottobre.
MAGETOSFERA ED AURORE BOREALI
Il campo magnetico terrestre non è sferico, ma viene costantemente deformato dalle particelle del vento solare. La forma risultante assomiglia ad una cometa. Nella figura sottostante è riportato uno schema della “testa della cometa” ovvero la porzione in prossimità della Terra. La dinamica delle interazioni con il ventosolare/magnetosfera è abbastanza complessa e quindi non verrà discussa. Occorre sapere però che particelle cariche penetrano dalle regioni polari del campo magnetico terrestre fino a quote di qualche decina di Km (normalmente 100 Km, a volte anche fino a 50 Km di altezza in presenza di tempeste solari eccezionali). 
Le particelle che penetrano negli strati alti dell’atmosfera producono le ben note AURORE POLARI che si formano sia al polo nord che al polo sud. Il fatto che siano note soprattutto al polo nord dipende dal fatto che le regioni boreali sono più popolate di quelle australi.
Anche se la maggior parte della particelle cariche ed energetiche che penetrano negli imbuti della magnetosfera vengono assorbite ad altezze superiori di quelle della distribuzione dell’ozono, siamo comunque in presenza di zone ad elevata energia concentrate sopra i poli. E’ quindi possibile che queste zone influenzino a loro volta le zone sottostanti anche decine di km per effetto della circolazione ad alta quota.
Questo bombardamento di particelle cariche ed ad alta energia è notevolmente inferiore alle regioni equatoriali poiché in queste le particelle vengono contenute in zone toroidali (a forma di ciambella) che circondano la terra note come Fasce di Van Hallen.
CONCLUSIONE
La presenza dei buchi dell’ozono concentrati sulle regioni polari dipende quindi:
1) Dalla circolazione dei venti ad alta quota che creano regioni a vortice sulle regioni polari che stagionalmente si arricchiscono od impoveriscono di ozono o di gas che lo distruggono.
2) Dagli effetti stagionali di formazione di nubi stratosferiche ad alta quota che agiscono come magazzini di stoccaggio dei gas che distruggono l’ozono, e dalla radiazione stagionale che investe perennemente per circa 6 mesi le regioni boreali ed australi alternativamente
3) Dalla geometria della magnetosfera terrestre e dagli imbuti polari del campo magnetico che incanalano particelle cariche ad alta energia sulle regioni polari.
LINKS UTILI
Vialattea si è occupata di ozono alla pagina: http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?numero=7808
Altri siti importantissimi che segnaliamo per ricchezza di informazioni e da cui sono state prese notizie ed immaginisono:
http://www.atm.ch.cam.ac.uk/tour/ (sito importantissimo della Cambridge University)
http://www.theozonehole.com/ (sito bellissimo e ricco ed aggiornato)
http://www.sapere.it/tca/minisite/geografia/formefenomeni/venti-tav01.html (mappa dei venti iterattiva)
http://www.naturmed.unimi.it/meteolab_ozono.html (un bel sito con tanti link ai fenomeni atmosferici)
http://bascoe.oma.be (un sisto importantissimo per lo studio dei fenomeni legati all’ozono e da cui sono state prese numerose immagini in questa risposta)