Озоновая дыра и значение слоя озона для земли

Видео: Атмосфера. Из чего состоит защитная оболочка планеты. Документальный фильм про космос 26 07 2016

Земля - единственная в Солнечной системе планета, на которой во всём своём многообразии существует жизнь.

Это было бы невозможно без солнечного излучения - главного источника энергии, согревающего наш общий дом до температуры, при которой становится возможным протекание метаболических процессов.

Однако в составе этого потока есть и губительные для жизни лучи - и то, что они плохо достигают поверхности нашей планеты, заслуга тонкого слоя атмосферы, содержащего газ озон. Землю подобно вуали окружает атмосфера - газовая оболочка, по вертикальному строению напоминающая слоёный пирог.

Ближайший к Земле слой называется тропосферой, характерный наибольшей плотностью. Толщина тропосферы неоднородна - над полюсами она едва достигает 7 - 10 км, но в умеренных географических широтах мощность слоя возрастает до 10 - 12 км, а в районе экватора составляет уже 16 - 18 км.

Над тропосферой находится узкая прослойка, называемая тропопаузой, выше которой начинается стратосфера. В нижней части стратосферы, на высоте 23 - 25 км, максимально сконцентрирован озон, поэтому данную часть атмосферного «пирога» называют ещё озоносферой. В природе озон образуется при электрических разрядах в атмосфере - вот почему во время сильной грозы в воздухе ощущается слабый его запах.

Образуется этот газ и в результате фотохимических реакций, происходящих в озоносфере под влиянием ультрафиолетового излучения, длина волны которого не превышает 120 нм. В результате описанных процессов в озоносфере устанавливается динамическое равновесие со стабильным, богатым озоном слоем, который оберегает жизнь от смертоносной коротковолновой радиации, приходящей из космоса.

В начале XIX столетия известный английский астроном Фредерик Уильям Гершель, изучая солнечный спектр, открыл, что помимо видимого света в нём есть и другие типы излучений, одно из которых он назвал инфракрасным, а другое ультрафиолетовым.

Оба они невидимы для человеческого глаза, но если ИФ-лучи несут животворное тепло, то УФ-излучение, энергия волн которого значительно превышает показатели видимого спектра, смертоносно для всех биологических объектов.



В свою очередь, УФ-лучи также неоднородны. Наиболее опасны из них короткие волны, граничащие с рентгеновским излучением: они-то и являются наиболее смертоносными для живых организмов. УФ-излучение с диапазоном волн 280-315 нм тоже опасно, хотя и не так вредно. Длинноволновая часть ультрафиолетового спектра классифицируется как UVA - это так называемое мягкое УФ-излучение. Озон представляет собой аллотропную форму кислорода - газа содержание которого в воздухе равно приблизительно 21%. Если молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода.

Открытый в 1839 году швейцарским химиком Христианом Фридрихом Шёнбейном, он представляет собой светло-голубой газ большей, чем у воздуха, плотности, обладающий характерным, довольно приятным запахом. Химически озон очень активен, и даже при низких температурах бурно вступает в реакцию, а в больших концентрациях вреден для человека. Фреоны - группа химических соединений, фторхлорпроизводные предельных углеводородов.

Из самых разрушительных для озонового слоя веществ - хлорфторугперодов - наиболее распространён фреон 12.



Летучие и нерастворимые в воде, фреоны опасны для озонового слоя тем, что период их пребывания в стратосфере исчисляется десятками лет. Под воздействием УФ-излучения из молекул этих веществ «выбивается» атом хлора, который тут же реагирует с озоном, превращая его в молекулу кислорода, а образовавшийся при этом оксид хлора тут же реагирует с новой молекулой озона. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока фреон не распадётся, а на это может уйти целый век.

Не будь слоя озона, трудно сказать, как бы развивалась - если вообще появилась бы - жизнь на нашей планете.

При всём при том сегодня в результате деятельности человека хрупкое динамическое равновесие, сложившееся в озоновом слое, серьёзно нарушено, и эта проблема вызывает большую тревогу.

Суть в том, что окислы серы и азота, во всё большем количестве поступающие в атмосферу в результате работы двигателей внутреннего сгорания, ядерных испытаний, ослабляют озоновый слой. Однако самыми разрушительными веществами оказались фреоны, которые с первой половины XX века использовались в качестве хладагентов в различной холодильной технике, а также как летучие компоненты в аэрозольных упаковках для борьбы с комарами.

Затем этими веществами заинтересовались в электронной, медицинской и парфюмерной промышленности: фреоны стабильны и не токсичны, не горят, почти не реагируют с другими соединениями и обладают ещё многими другими преимуществами. Однако со временем выяснилось, что для экологии фреоны представляют большую опасность - попав в стратосферу, они вступают в реакцию с химически активным озоном, начинают активно разрушать слой этого газа и тем самым ослабляют защиту Земли от губительного УФ-излучения.

В 1974 году американский химик Фрэнк Шервуд Роуленд и его мексиканский коллега Марио Хосе Молина высказали гипотезу о негативном влиянии фреонов на озоновый слой планеты, которая вскоре была научно доказана, и в 1995 году за своё открытие эти исследователи были удостоены Нобелевской премии по химии.

Важность этого открытия состоит в том, что с конца 1970 годов наблюдается резкое сокращение уровня озона, причём больше всего пострадал район Южного полюса, над которым образовалась озоновая дыра. Подсчитано, что если над экватором ежегодное сокращение озонового слоя составляет 0,2%, в умеренных широтах - 0,4 - 0,8%, то над Антарктидой озоновый слой истощается на несколько процентов в год.

В целом же в сравнении с 1970 годом за период с 1982 по 1992 годы содержание озона в стратосфере снизилось почти на 50%. Если процесс разрушения озонового слоя будет и дальше продолжаться такими же темпами, это нарушит равновесие между экосистемами планеты.

Уже сегодня повышенная радиация вызвала массовую гибель планктона, в результате чего сокращается популяция питающихся им видов морских обитателей. Интенсивное УФ-излучение угнетает фотосинтез растений, что приводит к падению их урожайности. У людей оно подавляет иммунитет и снижает защитный барьер организма- этой причиной объясняется увеличение риска заболеваний, среди которых наиболее опасны новообразования, в частности рак кожи, и глазные болезни - например, катаракта. Как только гипотеза Роуленда и Молина подтвердилась, мир стал внимательнее относиться к «фреоновой опасности».

В 1987 году, например, по инициативе ООН 31 страна подписала Монреальский протокол о веществах, разрушающих озоновый слой.

И всё-таки, несмотря на столь масштабные защитные меры, понадобится ещё несколько десятилетий, чтобы показатель толщины слоя озоносферы достиг уровня начала 1970 года.