Озоновый слой расположен в верхней части стратосферы: Страница не найдена — Озоновый Центр

Содержание

Озоновый слой может восстановиться — CNews

Наблюдения за атмосферой земли со спутников НАСА впервые однозначно продемонстрировали, что скорость сокращения озонового слоя в верхней части атмосферы уменьшается. Этот факт может указывать на то, что скоро начнется восстановление озонового слоя. Исследователи НАСА подвели итоги двух научных проектов по наблюдению за концентрацией озона в верхних слоях стратосферы (35-45 км), а также завершили интерпретацию данных по определению концентрации галогенов в атмосфере с помощью аппаратуры, установленной на спутниках. Первый проект по мониторингу озона был начат еще в 1979 г., второй — в 1984 г. Спутниковая аппаратура для слежения за уровнем галогенов была доставлена на орбиту космическим челноком «Дискавери» в 1991 г.

Напомним, что озона в атмосфере чрезвычайно мало — примерно 3 молекулы на 10 млн.

других, входящих в состав воздуха. Тем не менее, озон играет чрезвычайно важную роль в обеспечении жизни на планете. Атмосфера условно разделена на слои. Ближний к поверхности слой — тропосфера — составляет 10 км, далее идет стратосфера — около 60 км. Озоновый слой сосредоточен в этих двух слоях, причем максимальная концентрация достигается на высоте 20-25 км. Ученые многие годы были озабочены истощением озонового слоя, прежде всего, потому, что озон поглощает опасное для живых организмов ультрафиолетовое излучение в так называемом диапазоне UV-B, а повышение потока ультрафиолета пагубно скажется, прежде всего, на океаническом фитопланктоне, который составляет начальное звено в природной цепи питания.

Нынешняя ситуация со снижением уровня озона на 10% и озабоченность ученых привели к подписанию в 1987 г. Монреальского протокола, предусматривающего сокращение производства и использования веществ, разрушающих озоновый слой. К этим веществам относятся в первую очередь хлорфторуглероды и хладагенты (также содержащие в своем составе атомы галогенов). Попадая в стратосферу, эти вещества инициируют цепной процесс разложения озона, при котором один атом хлора разрушает до 1 млн. молекул озона.

Полученные учеными НАСА результаты дают надежду на изменение сложившейся ситуации. Сами исследователи считают, что произошло это из-за осознания международным сообществом грозящей опасности и вовремя принятых действий.

Источник: по материалам 4engineering.com



Озоновый слой — часть стратосферы на высоте от 20 до 25 км, с наибольшим содержанием озона, образующегося в результате воздействия ультрафиолетового излучения С

                                     

ⓘ Озоновый слой

Озоновый слой — часть стратосферы на высоте от 20 до 25 км, с наибольшим содержанием озона, образующегося в результате воздействия ультрафиолетового излучения Солнца на молекулярный кислород. При этом с наибольшей интенсивностью, именно благодаря процессам диссоциации кислорода, атомы которого затем образуют озон, происходит поглощение ближней части ультрафиолета солнечного спектра.

Кроме того, диссоциация озона под воздействием ультрафиолетового излучения приводит к поглощению наиболее жёсткой его части.

Около 90 % атмосферного озона находится в стратосфере, главным образом на высоте от 20 до 40 км над поверхностью Земли. Его концентрация в стратосфере составляет от 2 до 8 частей на миллион. Общее количество озона в атмосфере таково, что если бы можно было весь его переместить на уровень моря и сконцентрировать до атмосферного давления при температуре 0 °C, он занял бы слой высотой всего 3 мм это соответствует 300 единицам Добсона, или 300×2.69×10 16 молекул озона на квадратный сантиметр поверхности Земли. Для сравнения, вся сжатая под нормальным давлением атмосфера составляла бы слой в 8 км. Озоновый слой поглощает от 97 до 99 % солнечного излучения в области длин волн от 200 до 315 нм.

Очень опасный ультрафиолет в диапазоне UV-c 100 — 280 нм практически полностью поглощается кислородом < 200 нм с образованием монокислорода и далее озона и озоном 200 — 280 нм в самых верхних слоях атмосферы, выше 35 км. Диапазон UV-b 280 — 315 нм, вызывающий загар и рак кожи, поглощается озоном почти полностью, до поверхности Земли доходит лишь несколько процентов, причём в длинноволновой части этого диапазона, тогда как на длине волны 290 нм коэффициент поглощения озонового слоя составляет 3.5×10 8. Диапазон UV-a 315 — 400 нм, ближайший к видимому свету 400 — 700 нм почти не поглощается см. рис.

Благодаря нагреванию воздуха вследствие поглощения озоном солнечных лучей возникает температурная инверсия, то есть повышение температуры с высотой. Таким образом, тропосфера и стратосфера разделяются тропопаузой и смешивание воздуха между этими слоями атмосферы затруднено.

Озоновый слой образовался в атмосфере Земли 1.85 — 0.85 миллиардов лет назад, когда в ней вследствие фотосинтеза накопилось достаточно кислорода. Лишь после образования озонового слоя жизнь включая растения смогла выйти из океанов; без этого высокоразвитые формы жизни типа млекопитающих, включая человека, не возникли бы.

НАСА сообщило о рекордно низком уровне озона над Арктикой

https://ria. ru/20200417/1570210817.html

НАСА сообщило о рекордно низком уровне озона над Арктикой

НАСА сообщило о рекордно низком уровне озона над Арктикой

Исследователи НАСА сообщают о беспрецедентном истощение озонового слоя над Арктикой. Анализ спутниковых наблюдений показывает, что уровень озона достиг своей… РИА Новости, 17.04.2020

2020-04-17T18:21

2020-04-17T18:21

2020-04-17T18:21

наука

земля — риа наука

арктика

наса

антарктида

сша

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn21.img.ria.ru/images/07e4/04/11/1570209360_1:0:1466:824_1920x0_80_0_0_8e7b1fc3b82184f9463e2ec61d2b469d.jpg

МОСКВА, 17 апр — РИА Новости. Исследователи НАСА сообщают о беспрецедентном истощение озонового слоя над Арктикой. Анализ спутниковых наблюдений показывает, что уровень озона достиг своей самой низкой точки в 205 единиц Добсона 12 марта 2020 года.Стратосферный озоновый слой, расположенный в диапазоне от 11 до 40 километров над поверхностью Земли, поглощает вредное ультрафиолетовое излучение, которое может нанести вред растениям и животным и воздействовать на людей, вызывая катаракту, рак кожи и подавляя иммунную систему. НАСА совместно с Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США (NOAA) осуществляет мониторинг стратосферного озона с использованием спутников, в том числе спутника НАСА «Аура», спутника НАСА-НОАА «Суоми» и Объединенной полярной спутниковой системы NOAA-20. Микроволновый эхолот на борту спутника «Аура» также оценивает стратосферные уровни озоноразрушающего хлора.В отличие от Антарктики, где ежегодно в сентябре и октябре во время весны в Южном полушарии возникает настоящая озоновая «дыра», по отношению к озоновому слою над Арктикой исследователи НАСА предпочитают применять термин «истощение». Для сравнения, уровни озона над Антарктидой весной обычно падают примерно до 120 единиц Добсона. В Арктике мартовские значения иногда опускаются до 240 единиц. Подобные низкие уровни озона имели место в верхних слоях атмосферы — в стратосфере — в 1997 и 2011 годах. Но в этом году был побит рекорд.»Такой низкий уровень арктического озона, как в этом году, случается примерно раз в десятилетие, — приводятся в пресс-релизе НАСА слова Пола Ньюмана (Paul Newman), главного специалиста по наукам о Земле в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. — Это касается общего состояния озонового слоя, поскольку уровень арктического озона обычно высокий в марте и апреле».Мартовское истощение озонового слоя в Арктике, по мнению ученых, было вызвано сочетанием факторов, возникших из-за необычайно слабых «волновых» событий в верхней атмосфере с декабря по март. Эти волны управляют движением воздуха в верхних слоях атмосферы, аналогично погодным факторам, которые мы наблюдаем в нижних слоях атмосферы, но в гораздо больших масштабах.Обычно эти волны распространяются вверх от нижних слоев атмосферы в средних широтах и разрушают контур циркумполярных ветров, которые циркулируют вокруг Арктики. При этом они приносят с собой озон из других частей стратосферы, пополняя резервуар над Арктикой, а также способствуют нагреванию арктического воздуха. Более высокие температуры создают неблагоприятные условия для формирования полярных стратосферных облаков, выделяющих хлор, который участвует в озоноразрушающих реакциях.С декабря 2019 года по март 2020 года стратосферные волновые явления были слабыми и не нарушали полярных ветров. Таким образом, ветры действовали как барьер, не позволяя озону из других частей атмосферы восполнять его уровень над Арктикой. Кроме того, стратосфера оставалась холодной, что привело к образованию полярных стратосферных облаков, которые позволили химическим реакциям высвободить реактивные формы хлора, такие как хлорфторуглероды, и вызвать истощение озонового слоя.Напомним, что применение хлорфторуглеродов в промышленности было запрещено в конце 1980-х годов Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой.»Мы не знаем, что послужило причиной слабой динамики волн в этом году, — сказал Ньюман. — Но мы знаем, что, если бы мы не прекратили выбрасывать хлорфторуглероды в атмосферу из-за Монреальского протокола, истощение арктических ресурсов озона в этом году было бы намного сильнее».

https://ria.ru/20200305/1568176467.html

https://ria.ru/20200311/1568432418.html

арктика

антарктида

сша

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn22.img.ria.ru/images/07e4/04/11/1570209360_206:0:1305:824_1920x0_80_0_0_5e2743dde8a52a6ed122b5295f166cdc.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

земля — риа наука, арктика, наса, антарктида, сша

МОСКВА, 17 апр — РИА Новости. Исследователи НАСА сообщают о беспрецедентном истощение озонового слоя над Арктикой. Анализ спутниковых наблюдений показывает, что уровень озона достиг своей самой низкой точки в 205 единиц Добсона 12 марта 2020 года.

Стратосферный озоновый слой, расположенный в диапазоне от 11 до 40 километров над поверхностью Земли, поглощает вредное ультрафиолетовое излучение, которое может нанести вред растениям и животным и воздействовать на людей, вызывая катаракту, рак кожи и подавляя иммунную систему.

НАСА совместно с Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США (NOAA) осуществляет мониторинг стратосферного озона с использованием спутников, в том числе спутника НАСА «Аура», спутника НАСА-НОАА «Суоми» и Объединенной полярной спутниковой системы NOAA-20. Микроволновый эхолот на борту спутника «Аура» также оценивает стратосферные уровни озоноразрушающего хлора.

В отличие от Антарктики, где ежегодно в сентябре и октябре во время весны в Южном полушарии возникает настоящая озоновая «дыра», по отношению к озоновому слою над Арктикой исследователи НАСА предпочитают применять термин «истощение».

Для сравнения, уровни озона над Антарктидой весной обычно падают примерно до 120 единиц Добсона. В Арктике мартовские значения иногда опускаются до 240 единиц. Подобные низкие уровни озона имели место в верхних слоях атмосферы — в стратосфере — в 1997 и 2011 годах. Но в этом году был побит рекорд.5 марта 2020, 09:15НаукаУченые предупредили о резком разрушении озонового слоя над Арктикой

«Такой низкий уровень арктического озона, как в этом году, случается примерно раз в десятилетие, — приводятся в пресс-релизе НАСА слова Пола Ньюмана (Paul Newman), главного специалиста по наукам о Земле в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. — Это касается общего состояния озонового слоя, поскольку уровень арктического озона обычно высокий в марте и апреле».

Мартовское истощение озонового слоя в Арктике, по мнению ученых, было вызвано сочетанием факторов, возникших из-за необычайно слабых «волновых» событий в верхней атмосфере с декабря по март. Эти волны управляют движением воздуха в верхних слоях атмосферы, аналогично погодным факторам, которые мы наблюдаем в нижних слоях атмосферы, но в гораздо больших масштабах.

Обычно эти волны распространяются вверх от нижних слоев атмосферы в средних широтах и разрушают контур циркумполярных ветров, которые циркулируют вокруг Арктики. При этом они приносят с собой озон из других частей стратосферы, пополняя резервуар над Арктикой, а также способствуют нагреванию арктического воздуха. Более высокие температуры создают неблагоприятные условия для формирования полярных стратосферных облаков, выделяющих хлор, который участвует в озоноразрушающих реакциях.

С декабря 2019 года по март 2020 года стратосферные волновые явления были слабыми и не нарушали полярных ветров. Таким образом, ветры действовали как барьер, не позволяя озону из других частей атмосферы восполнять его уровень над Арктикой. Кроме того, стратосфера оставалась холодной, что привело к образованию полярных стратосферных облаков, которые позволили химическим реакциям высвободить реактивные формы хлора, такие как хлорфторуглероды, и вызвать истощение озонового слоя.

Напомним, что применение хлорфторуглеродов в промышленности было запрещено в конце 1980-х годов Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой.

«Мы не знаем, что послужило причиной слабой динамики волн в этом году, — сказал Ньюман. — Но мы знаем, что, если бы мы не прекратили выбрасывать хлорфторуглероды в атмосферу из-за Монреальского протокола, истощение арктических ресурсов озона в этом году было бы намного сильнее».

11 марта 2020, 14:09НаукаУченые подтвердили права России на арктический шельф

Информация об озоновом слое

Экспериментальный прогноз УФ-индекса

Озон — это особая форма существования кислорода, его аллотропная модификация, содержащая в молекуле 3 атома (О3). В переводе с греческого озон означает «пахнущий», при нормальных условиях — голубой газ, при сжижении превращается в жидкость цвета индиго, а в твёрдом виде представляет собой тёмно-синие, практически чёрные кристаллы.

Открытие озона произошло в 1840 г. немецким химиком Х. Ф. Шёнбейном, после чего многие любители науки начали наблюдения озона в разных странах, пытаясь выяснить его значение. Прошли годы, надежда, что эти наблюдения будут полезны, не оправдалась, интерес к озону пропал.

Наблюдения возобновились лишь с 20-х годов XX века. В 1920 г. французскими учёными Фабри и Бюиссоном были проведены наблюдения, заложившие основу современных методов озонометрии. Фабри и Бюиссон впервые определили общее содержание озона в атмосфере (ОСО). ОСО в вертикальном столбе воздуха над наблюдателем определяется толщиной того слоя, который образовал бы весь озон в этом столбе, приведенный к стандартному давлению 1013 гПа и температуре воздуха 0°С. ОСО измеряется в атмосферо-сантиметрах и миллиатмосферо-сантиметрах, которые называют единицами Добсона.

Атмосферный озон играет важную роль для всего живого на планете. Из всех характеристик и свойств атмосферного озона вертикальное распределение последнего теснее всего связано с фотохимическими процессами его образования: озон образуется в стратосфере и разрушается в тропосфере. Главной чертой его вертикального распределения является минимальное количество озона в тропосфере (8–15 % общего количества) и максимальное количество в стратосфере (90 % общего количества). Тропосферный озон составляет постоянный элемент той среды, в которой живет человек и развивается живая природа. Содержание озона в воздухе тропосферы незначительно, но вследствие деятельности человека оно может нарастать и становиться опасным. С другой стороны вблизи поверхности Земли озон активно разрушается. Большое влияние на истощение озонового слоя оказывают хлор и бром содержащие фреоны, которыми заполняют аэрозольные баллончики и системы охлаждения в холодильниках. Молекулы озона сконцентрированные в стратосфере на высоте от 10 до 40 км. определяют температурную структуру стратосферы и, поглощая вредное ультрафиолетовое излучение, сохраняют жизнь на нашей планете. Однако в то же время воздух стратосферы, содержащий много озона, и нагнетаемый в салон сверхзвуковых самолетов может быть опасен для здоровья пассажиров и команды.

Существенное изменение уровня ОСО приводит к образованию в атмосфере так называемых «озоновых дыр» и может вызывать серьезные последствия для человека и биосферы. «Озоновая дыра» — понятие условное, обозначающее область, где концентрация озона падает ниже порогового значения — 220 единиц Добсона. При достижении озоном порогового значения ультрафиолетовое излучение начинает оказывать губительное воздействие на живые организмы. Наиболее крупная по площади «озоновая дыра» расположена над Антарктикой. Образование озоновой дыры над Антарктидой — сезонное явление, оно происходит два раза в год — весной и осенью. В сентябре дыра достигает максимальной величины, поэтому 16 сентября метеорологи называют «днём озона». В последствии эта дата совпала с принятием Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой (16 сентября 1987 г.). По инициативе ООН этот день стал отмечаться как День защиты озонового слоя. Причины, по которой озоновая дыра образуются в Антарктике, связаны с особенностями местного климата. Низкие температуры антарктической зимы приводят к образованию полярного вихря. Воздух внутри этого вихря движется в основном по замкнутым траекториям вокруг Южного полюса.

В это время полярная область не освещается Солнцем, и там озон не возникает. С приходом лета количество озона увеличивается и снова выходит на прежнюю норму.

Зимой и весной 2010–2011 года в Арктике впервые наблюдался процесс, который можно было назвать формированием озоновой дыры. В начале апреля Всемирная метеорологическая организация заявила, что количество озона в атмосфере в арктическом регионе этой зимой сократилось на рекордную величину — 40 %. Зимой 2010–2011 года в Арктике необычно долго держался циркумполярный вихрь, полоса сильных стратосферных воздушных течений вокруг полярной зоны, которые препятствовали перемещению к полюсу теплого воздуха. В результате к началу весны концентрация озона резко упала.

На аэрологических станциях ФГБУ «Северное УГМС» в Архангельске, на Печоре (Республика Коми), на острове Хейса (архипелаг Земля Франца-Иосифа) производятся измерения озона под методическим руководством ФГБУ «ГГО» с помощью фильтровых озонометров М-124 около 40 лет.

На станциях Архангельск и Печора помимо озона при помощи ультрафиолетметра (шара Лярше) измеряется суммарная ультрафиолетовая радиация (УФР) в области спектра УФ-В. Именно УФР в диапазоне спектра УФ-В (длина волны от 280 до 315 нанометров оказывает сильное воздействие на человека и биосферу.

Ультрафиолетовое излучение в умеренных дозах имеет профилактическое и терапевтическое значение, оказывая общее благотворное действие на организм человека.

Ультрафиолетовая недостаточность, имеющая место в полярных и субполярных районах в осеннее-зимне-весеннее время несёт негативные последствия: авитоминоз, нарушения фосфорно-кальциевого обмена и процесса обизвесткования костной ткани, а передозировка ультрафиолетовой радиации может быть опасна для кожи и глаз человека. Чем больше значение ультрафиолетовой радиации, тем меньше должно быть время приема УФ-В радиации в данное время и в данном месте.

В Канаде (г. Торонто) расположен международный центр сбора данных по озону и УФР, куда поступает информация со всего земного шара и строятся глобальные карты озона, что позволяет оценивать годовой ход озона. Так для Архангельска характерен максимум содержания озона в марте-апреле, а минимум в ноябре. В центре производится расчет глобального солнечного УФ-индекса, характеризующего уровень солнечного ультрафиолетового излучения у поверхности Земли. Он зависит от того, где вы находитесь, времени года и времени суток. Значение УФ-индекса является наивысшим, когда лучи солнца относительно земли находятся под углом 90° и по кратчайшему пути проникают через озоновый слой. Густые облака позволяют уменьшить УФ-индекс. В тени значение УФ-индекса не уменьшается.

Взаимодействие системы «Атмосферный озон — климат» – тема научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка

Взаимодеиствие системы «атмосферный озон — климат»

Многие из нас знакомы с объявлением стюардесс: «Уважаемые пассажиры, мы летим на высоте 9 тыс. м, температура за бортом -40 0С». Действительно, физика атмосферы такова, что температура воздуха падает с ростом высоты. Именно поэтому горные вершины покрыты снегом, даже если они расположены в жарких странах.

Александр Красовский,

доцент кафедры общего землеведения и гидрометеорологии географического факультета Бгу, кандидат физико-математических наук

леонид турышев,

директор национального научно-исследовательского центра мониторинга озоносферы Бгу

Это происходит потому, что при подъеме воздуха он расширяется из-за падения давления. работа по расширению осуществляется за счет уменьшения внутренней энергии — в результате температура падает. однако не многие знают, что если мы будем подниматься еще, то начиная примерно с 11 км температура начнет расти и на высоте 50 км достигнет положительных значений. область ее понижения называется тропосферой, а область нарастания — стратосферой. Почему же в стратосфере температура растет? основной ее «грелкой» является озон — вещество, молекула которого содержит три атома кислорода.

в 1881 г. уолтер хартли исследовал оптические характеристики озона в лабораторных условиях и «на кончике пера» доказал, что ослабле-

ние солнечного излучения в ультрафиолетовой области спектра объясняется наличием озона в верхних слоях атмосферы. зона поглощения озона, определяющая нагрев стратосферы, называется полосой хартли (250—320 нм). Способность озона поглощать ультрафиолетовое излучение (коэффициент поглощения) в области полосы хартли сравнима с поглощательной способностью металлов. Этим объясняется тот факт, что, существуя в атмосфере в ничтожных количествах — в каждых 10 млн молекул воздуха находится в среднем лишь 3 молекулы озона, — он полностью поглощает губительное для всего живого ультрафиолетовое излучение Солнца в той области спектра, где никакой другой атмосферный газ сделать это не в состоянии. в реальной

атмосфере озон непрерывно создается и разрушается, взаимодействуя при этом с молекулами воды либо с гидроксилом («обломком» молекулы воды, возникающим в стратосфере под действием жесткого излучения), окислами азота и галогенов, участвуя в фотохимических реакциях. При этом многие их них обратимы — идут как в прямом, так и в обратном направлении. замкнутые цепочки этих реакций называют циклами. Иа разных высотах доминирующими оказываются различные ответвления цепочек. впервые фотохимическую модель преобразования озона в атмосфере предложил Сидней Чепмен в 1929г. В цикл Чепмена входило всего четыре реакции, однако по тем временам он смог достаточно точно определить расположение озонового слоя

(сегодня фотохимические модели озона включают до 100 реакций). В совокупности фотохимические реакции озоновых циклов и поглощение в полосе хартли обеспечивают, в сочетании с уникальными энергетическими свойствами химической связи, преобразование энергии Солнца в тепловую энергию, создающую «радиационную крышку» на «термодинамической кастрюле» погоды.

вообще говоря, температура с ростом высоты и без наличия озона должна проходить через минимум и затем повышаться. Так происходит на всех планетах, имеющих атмосферу, в том числе и на нашей. однако этот минимум в атмосфере Земли расположен гораздо выше — на высоте 90 км. Таким образом, благодаря озону в ней (и только на земле) существует второй — нижний — минимум температуры (рис. 1). Эта особенность существенно влияет на общую циркуляцию атмосферы и климат.

обнаруженная после озонового слоя область нагрева — стратосфера — длительное время не связывалась учеными с озоном и его превращениями. Считалось, что термодинамически устойчивая стратосфера не может влиять на погоду и климат тропосферы и приземного слоя. Лишь

ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА

в 2003 г. Евросоюз инициировал издание обзора «Взаимодействие озон — климат» [1], где впервые была показана сложная многоступенчатая связь между тропосферными и стратосферными процессами. В конце 2010 г. в очередном аналитическом обзоре ВМО о состоянии озонового слоя появилась глава 4 «Стратосферные изменения и климат», была сделана попытка систематизировать наблюдаемые изменения в обоих слоях атмосферы и проанализировать связь между ними [2]. можно сказать, что мы — свидетели революционных преобразований в научных представлениях о стратосферно-тропосферных связях. Каковы же они сегодня? Прежде всего напомним о закономерностях общей циркуляции атмосферы. Из-за наличия «верхней инверсии» (тропопаузы) восходящие потоки воздуха не могут проникать в стратосферу, так как, поднимаясь, окажутся холоднее, а значит, плотнее окружающего воздуха и по закону Архимеда должны «тонуть».

В результате воздушные потоки, движущиеся в тропосфере и стратосфере, не смешиваются между собой. Тем не менее в экваториальном поясе, в области мощной циклонической деятельности, воздух поднимается из тропосферы в стратосферу через зону тропопаузы. Вместе с потоком воздуха в стратосферу попадают водяной пар, тропосферные аэрозоли, парниковые и другие активные газы (рис. 2).

Попав в стратосферу, воздух начинает двигаться к полюсу, подворачиваясь на восток в результате действия силы

т

рис. 1. вертикальное распределение относительной концентрации озона и ход температуры в атмосфере

km/[K]

17/380 UpperTTL 15/360 Lower TTL 12/345

Stratospheric Overworld CPT Ь.

OC Ci Г* ………………………………………к………………………….г……

л t ч MCO

У „IV + //#/ ,

Ci: Перистые облака. CRT: Область наименьшейt в тропопаузе. FT: Свободная тропосфера. LMS: Нижний слой стратосферы. BL: Пограничный слой. MCO: Максимальный конвективный отток. TTL: Слой тропической тропопаузы. zo: Слой радиационного нагревания. положение тропопаузы обозначено жирной черной линией.

рис. 2. схема возможных путей динамического переноса короткоживущих и долгоживущих малых составляющих атмосферы в стратосферу тропической зоны

1980 Время

конец XXI века

рис. 3. концептуальная диаграмма изменения состояния озонового слоя в период с 1960 по 2100 г.

Черная ломаная линия — результаты измерений содержания озона в атмосфере за период наблюдений. Красная кривая —усредненное сглаженное состояние количества озона, наблюдаемого в настоящее время и прогнозируемого в будущем. Закрашенная розовым цветом область — разброс различных моделей предсказаний. Уровень отсчета Монреальского протокола 1980 г. показан сплошной горизонтальной линией. Три различных этапа восстановления озона очерчены пунктирными эллипсами

Кориолиса и обгоняя таким образом вращающуюся Землю. В полярных районах происходит антициклоническое опускание воздуха обратно к поверхности.

Вулканические извержения также формируют мощные локальные конвективные потоки, способные преодолеть барьер тропопаузы. извержение вулканов, особенно в тропической зоне, способствует проникновению в стратосферу большого количества аэрозольных и газовых составляющих, влияющих на состояние озонового слоя. Попавшие в стратосферу активные примеси не могут осесть и остаются там на длительный срок. После сильных вулканических извержений количество озона в атмосфере существенно понижается на несколько лет. Это показывает, что озоновый слой — очень уязвимое образование, чутко реагирующее на изменение состава стратосферы. Инертные в обычных условиях озоноразрушающие вещества — хлорфторуглеро-ды (ХФУ) способны преодолевать барьер тропопаузы на любой широте. Попадая в стратосферу и разрушаясь под действием Уф-излучения Солнца, ХФУ выделяют свободный хлор, участвующий в каталитических реакциях разрушения озона. Именно рост производства ХФУ стал причиной резкого сокращения озона в атмосфере во второй половине ХХ в. На рис. 3 показано изменение состояния озонового слоя Земли с 1960 г. по настоящее время и примерный сценарий его развития до конца ХХ| в.

Ученые правильно смоделировали наклон кривой истощения озонового слоя в

№4(98) Апрель 2011 НАУКА И ИННОВАЦИИ 15

прошлом (эллипс 1) и время начала его восстановления (эллипс 2). однако прогноз времени и темпов полного восстановления (эллипс 3) не кажется таким однозначным. Это связано с тем, что динамика, а также химический состав и стратосферы, и тропосферы стремительно меняются.

охарактеризуем основные изменения в состоянии стратосферы. Во-первых, существенное ее похолодание, несмотря на восстановление озона, особенно в полярных районах. Доминирующее в настоящее время объяснение — увеличение концентрации парниковых газов, экранирующих длинноволновое излучение поверхности земли, что подтвердить расчетами пока не удается. В результате увеличения температурного градиента должно было бы происходить ускорение стратосферной циркуляции. Тем не менее экспериментального подтверждения этого факта нет. Более того, новые оценки динамики восстановления антарктической озоновой аномалии предполагают, что это произойдет на 15—25 лет позже, чем по оценкам, выполненным в 2003 г. [1].

Во-вторых, произошло уменьшение количества воды в стратосфере, что для озона, скорее всего, положительная тенденция. однако почему это происходит, пока неясно, ведь восходящие конвективные потоки в тропиках, считавшиеся основными «поставщиками» воды, усилились. Возможно, это связано с тем, что уже почти 20 лет на земле не происходит мощных вулканических извержений, сопровождающихся выбросами в стратосферу.

В то же время количество твердых аэрозолей — крупных частиц, рассеивающих излучение и участвующих в разрушении молекул озона, — увеличилось, а это должно приводить к изменению радиационного баланса по всей глубине атмосферы.

особняком стоит различие в поведении стратосферы Северного и Южного полушарий в полярных районах. Симметричное расположение материка и океана в районе южного полюса позволило создать достаточно надежную модель поведения антарктической «дыры». В Северном полушарии из-за наличия океана в центре полярной зоны и значительного влияния крупных материков, а также существования мощных меридиональных морских течений весенняя озоновая аномалия не стоит на месте, а мигрирует внутри полярного стратосферного вихря. Наиболее часто она «гостит» в районе Скандинавии, периодически посещая и нашу страну. Попытки просчитать динамику озоновых аномалий в Северном полушарии пока успехом не увенчались. Все приведенные выше соображения — неопровержимое доказательство влияния регионального климата на озоновый слой. Существует ли обратная связь? В настоящий момент ученые отвечают на этот вопрос утвердительно. Сложность механизмов взаимодействия системы «атмосферный озон — климат» демонстрирует рис. 4.

Если проследить представленные на нем основные связи, становится ясным, что их взаимодействие определяется изменением температуры воздуха в

зоне тропопаузы и ее высотой. Напомним, что само существование тропопаузы обусловлено наличием озонового слоя в стратосфере, поглощающего часть коротковолновой солнечной радиации и формирующего за счет этого зону локального разогрева с максимумом на высоте ~ 50 км. Кроме того, солнечное излучение поглощается или на поверхности земли, вызывая ее нагрев и следующую за ним адиабатическую вертикальную конвекцию, или в стратосфере.

очевидно, что высота тропопаузы определяется всей совокупностью процессов, протекающих как в тропосфере, так и в стратосфере. увеличение количества энергии в тропосфере приводит к подъему тропопаузы. уменьшение содержания озона также должно сопровождаться подъемом тропопаузы. что первично, а что вторично? Этот вопрос остается открытым.

Таким образом, высота тропопаузы и количество озона — взаимосвязанные и взаимообусловленные характеристики атмосферы.

Рис. 4. Озонообусловленные химико-климатические воздействия

Несмотря на то что процессы радиационного переноса энергии кажутся относительно понятными, реальное их моделирование, обеспечивающее полное соответствие с имеющимися экспериментальными данными, пока затруднено.

основное атмосферное явление, которое может иметь неожиданные последствия для климата, — это охлаждение стратосферы. Есть предположения, что в обозримом будущем в Северном полушарии можно будет наблюдать процессы, аналогичные антарктической «дыре». значит, все не так просто и очевидно, как кажется.

В лекции, прочитанной студентам калифорнийского университета США 1975 г., профессор Гиш утверждал, что наличие озона — убедительное доказательство существования Творца, ибо объяснить рациональным образом сочетание физических и химических свойств этого вещества невозможно. Эта точка зрения разделяется и российскими учеными-химиками в монографии, изданной в 1998 г. [3]. Не претендуя на фундаментальные обобщения, авторы лишь хотели показать на примере озона, насколько в XXI в. актуален афоризм древних мыслителей: «Чем больше я знаю, тем больше убеждаюсь, что ничего не знаю».

Литература

1. Ozone-climate interactions. Air pollution research report No. 81 ISBN 92-8945619-1, EC 2003.

2. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2010. WMO Report No. 52.

3. Лукин B.B., Попович М.П., Ткаченко С.Н. физическая химия озона. — М., 1998.

Озоновый слой или озоносфера — Pars Today

Еще одним пагубным последствием загрязнения воздуха является образование озоновой дыры.

Озоновый слой или озоносфера – это часть стратосферы, чувствительный защитный слой из природного газа O3, располагающийся на высоте от 25 до 40 километров Земли. Этот спасительный газ, поглощая и эффективно снижая вредное воздействие энергии палящего ультрафиолетового излучения Солнца, как решетка защищает планету от радиации. Озон состоит из трёхатомных молекул O3 аллотропная модификация кислорода. Возраст озонового слоя равняется возрасту жизни на земном шаре. Значит, после появления первых организмов, производящих кислород, кислород в земной атмосфере под воздействием ультрафиолетовой радиации Солнца, которая в те времена была очень высока, превратился в озон (О3), в результате чего меньше ультрафиолетовых лучей достигало поверхности Земли, и появилась возможность существования на Земле сложных форм жизни, в том числе человека. 

 

В озоновом слое Земли, энергия коротковолнового ультрафиолетового излучения поглощается, и часть молекул ионизуется, проникнув в процесс распада связей кислорода и мешая его проникновению. С уменьшением длины волны коэффициент поглощения увеличивается — излучение воздействует на вещество сильнее. В местах, где падает концентрация озонового слоя, и ультрафиолетовые лучи проходят без труда, в силу ослабления озонового слоя увеличивается поток солнечной радиации, что в свою очередь, может привести к гибели растений и животных. Влияние озоновых дыр на человека выражается, прежде всего, в увеличении числа раковых заболеваний кожи. Поскольку в излучениях от Солнца существует ультрафиолетовые или лучи с меньшей длиной волны (UV) , которые очень вредны для жизни. Эти лучи имеют высокую проницаемость. Некоторые из них могут даже проникнуть в поверхностные слои кожи и достичь внутренних органов и повредить им. Ультрафиолетовые лучи повреждают кожу легко и являются основной причиной рака кожи. Ослабление иммунитета человека механизм защиты и появление катаракта являются другим последствием ультрафиолетового излучения. Излучение также вызывает гибель микроорганизмов.

 

Ослабление озонового слоя и бесконтрольный поток солнечной радиации также может привести к повышению температуры Земли, таянию полярных льдов, увеличению вод Мирового океана, и затоплению суши. Повреждение озонового слоя может замедлить рост растений и повредить генетической структуре живых организмов и уничтожив на рисовых полях азотфиксирующие бактерии, снизить урожай. Итоги исследований подтверждают, что 25 % истощения озонового слоя приводит к уничтожению 10 % аквакультуры в верхней части моря и 25 % аквакультуры на поверхности моря. 

 

Трагическое появление «дыр» в озоновом слое впервые было обнаружено над Антарктикой в Южном полушарии в семидесятые годы (1970-1979 г.) исследовательской группой BAS. В 1985 г. впервые озоновая дыра вызвала такую тревогу, что ученые подумали, что измерительные приборы повреждены. Они заменили их новыми измерительными приборами, но новые результаты исследования подтвердили предварительные. Спустя несколько месяцев дыра уже была очевидна. Озоновый слой в северной части Земли в 1980 г. уменьшился от 15 до 20 %. После того самое большое и сильное разрушение озонового слоя произошло в 2006 г. Но более трагичным был доклад Национального управления аэронавтики и исследования космического пространства США (NASA), на основе которого две трети озонового слоя к 2065 г. исчезнет не только над Южным полушарием, но по всей планете. Таким образом, существует опасение, что с увеличением этой дыры подвергнется угрозе жизнь всех живых существ на Земле. Но каковы причины этого явления?

 

По мнению ученых, самые главные факторы истощения озонового слоя нижеследующие: испытание термоядерных бомб в атмосфере Земли, колебания извержений вулканов, и самое важное, постоянное использование хлорфторуглеродов, известных под общим названием CFC. Об озоновом слое атмосферы ученые узнали в 1974 г. Было сделано открытие, что производные хлорфторуглерода (фреоны) — соединения, применяющиеся в холодильниках, кондиционерах и аэрозольных баллонах — уничтожают озон. Фреоны выделяются в атмосферу при каждом использовании баллончика с дезодорантом или лаком для волос или же в результате утечки из холодильников. Поднимаясь в верхние слои атмосферы, молекулы фреонов взаимодействуют с молекулами озона. Под действием солнечной радиации фреоны выделяют хлор, который расщепляет озон с образованием обычного кислорода. В месте такого взаимодействия озоновый слой разрушается исчезает. Так, что с освобождением каждого атома хлора, прежде чем они достигнут Земли, исчезает 100 тысяч молекул озона. К тому же, стабильность газов cfc дает им возможность задолго после этого оставаться в атмосфере и продолжать уничтожение озонового слоя. Поэтому использование баллончика с дезодорантом во многих частях мира уже запрещено или сокращено. Швеция первая запретила их 23 января 1978 г.

 

Для того, чтобы предотвратить увеличения разрушения озонового слоя, ежегодно группа экспертов из разных стран на различных конференциях, в том числе в ООН, предлагают итоги своих исследований. В 1985 г. в ООН была утверждена Венская конвенция по защите озонового слоя, а позже в 1987 г. был подписан Монреальский протокол. На основе протокола, развитые страны взяли на себя обязательство прекратить выпуск и потребление озоноразрушающих веществ, т.е. ХФУ, галогенов и четыреххлористого углерода, и в этой связи оказать развивающимся странам финансовую и техническую поддержку. Также с момента подписания Монреальского протокола, присоединившиеся к протоколу страны дали обязательство наклеить на баллончиках с дезодорантом знак Ozone Friendly. По мнению специалистов, если страны-члены Венской конвенции и Монреальского протокола выполнят свои обязательства и прекратят по графику срока потребление озоноразрушающих веществ, естественный цикл формирования озона возвратится в свое нормальное состояние и восстановятся озоновые дыры. Разумеется, при самых благоприятных условиях для восстановления озоновой дыры потребуется не менее 50 лет.    

 

Генеральный секретарь ООН Пан Ги Мун 16 сентября 2015 года, затронув этот вопрос в своем послании по случаю Международного дня охраны озонового слоя, заявил: «В недалеком прошлом человечество по собственной вине оказалось на грани катастрофы. Применение озоноразрушающих веществ, таких как хлорфторуглероды (ХФУ), привело к образованию дыры в озоновом слое, защищающем нас от пагубного воздействия ультрафиолетового излучения Солнца.

Но мы смогли остановить эту катастрофу. Тридцать лет назад была подписана Венская конвенция об охране озонового слоя. В соответствии с Монреальским протоколом к этой конвенции мировое сообщество объединило усилия с целью резко сократить производство и потребление ХФУ и других озоноразрушающих веществ.

Благодаря этим совместным усилиям, озоновый слой в стратосфере может восстановиться к середине нынешнего столетия. Это будет означать, что число случаев заболевания раком кожи уменьшится на порядка 2 миллиона в год, а показатель, на который сократится заболеваемость катарактой, будет и того больше».

 

Пан Ги Мун далее, указав на перспективу программы на защиту озоновского слоя, сказал: 

«В скором времени мы должны будем принять повестку дня в области устойчивого развития на период до 2030 года, а в конце текущего года в Париже правительства должны будут наметить новый план совместных действий по борьбе с изменением климата, — и в этих усилиях мы должны вдохновляться тем успехом, которого нам удалось достичь благодаря Монреальскому протоколу. Этот успех наглядно демонстрирует, на что мы способны, когда объединяем силы для решения глобальной задачи.

Вместе с тем Монреальский протокол не отжил свой век. Сегодня вместо многих озоноразрушающих веществ используются гидрофторуглероды (ГФУ). Хотя они не разрушают озоновый слой, они являются чрезвычайно сильнодействующими парниковыми газами, и если мы не начнем действовать прямо сейчас, то в следующие несколько десятков лет они окажут огромное воздействие на дальнейшее потепление нашей и без того перегретой планеты.

 

Сегодня многие страны рассматривают возможность использования Монреальского протокола для постепенного отказа от ГФУ. Выражение политической воли к регулированию ГФУ в рамках Монреальского протокола могло бы стать одной из крупнейших побед в деле борьбы с изменением климата в преддверии Парижской конференции по климату. Такой шаг стал бы также очередной важной победой многосторонних усилий по охране окружающей среды. Сегодня, по случаю Международного дня охраны озонового слоя, давайте пообещаем себе прилагать максимум усилий для защиты нашей планеты — как мы это сделали для того, чтобы сохранить озоновый слой».

 

Однако для защиты мирового климата надо не ограничиваться лозунгами, а нужно, чтобы страны вели научное сотрудничество, а это воплотится в жизнь тогда, когда имперские державы будут заботиться о всеобщих интересах народов мира.

ХИМИЯ И АЛХИМИЯ ОЗОНОВОГО СЛОЯ

В рубрике “Гипотезы, предположения, догадки” журнала (см. “Наука и жизнь” № 9, 2000 г.) была опубликована статья кандидата технических наук Н. Чугунова “Озоновый слой и миф об опасности из космоса”. В этой статье автор выдвигает свою точку зрения на механизм поглощения солнечного ультрафиоле та земной атмосферой. Суть его гипотезы заключается в том, что все живое на Земле защищает не озоновый слой, как считает большинство исследователей, а кислород верхних слоев атмосферы. Редакция получила несколько писем с просьбой рассказать, насколько она оправдана. По мнению доктора физико-математических наук, заведующего лабораторией института энергетичес ких проблем химической физики РАН профессора И. К. Ларина, гипотеза не выдерживает критики, а порой и прямо противоречит известным фактам.

Распределение температуры атмосферы и концентрации озона в ней по высоте. Максимальное количество озона находится на высоте 20-25 км, минимальная температура — на высоте около 85 км, отмечая границу между мезосферой и термосферой.

Всю зиму над Антарктикой висит устойчивый циклон.

Зависимость высоты, на которой происходит поглощение 90% солнечного света, от длины волны излучения.

Механизм образования озона по Чепмену (1) и цепные процессы разрушения озона (2).

Механизм образования весенней антарктической озоновой дыры.

Четыреста миллионов лет назад в атмосфере появился слой озона, достаточно плотный, чтобы жизнь из океана смогла шагнуть на сушу. Это дало начало уникальной, быть может единственной во Вселенной, эволюционной цепи, породившей громадное разнообразие живых форм, включая человека. А в наши дни (ирония судьбы!) человек чуть не погубил то, благодаря чему он появился на Земле. Однако у человечества хватило ума и здравого смысла, чтобы вовремя остановиться. Озоновый слой стал предметом всеобщего внимания. К его изучению привлекли сотни тысяч специалистов во всем мире, затратили громадные материальные средства. В результате стало значительно яснее, какие процессы происходят как в озоносфере, так и во всей атмосфере.

Озон поглощает солнечный ультрафиолет в диапазоне 200—300 нм, проникающий в длинноволновом участке этого диапазона вплоть до верхней тропосферы. С высоты около 20 км (нижняя граница озонового слоя) начинается рост температуры, который продолжается до высот около 50 км (верхняя граница озонового слоя). Если бы не было озонового слоя или если он не поглощал бы ультрафиолет, падение температуры, имеющее место в тропосфере, продолжалось бы вплоть до высоты порядка 80 км. Там уже появляется жесткое ультрафиолетовое излучение, способное ионизовать молекулы воздуха. Его энергия в конце концов превращаетс я в тепло, нагревающее воздух и вызывающее рост температуры выше 80 км. (Кстати, эту точку зрения на роль озона в термической стратификации атмосферы разделяет и Прокофьева И.А., автор книги “Атмосферный озон” (М.; Л., 1951), которую Н. Чугунов указал в списке литературы.)

Поглощая солнечный ультрафиолет, молекулы озона разрушаются, образуя атомы кислорода. Но озоновый слой при этом не исчезает — устанавливается равновесие между количеством озона и атомами кислорода, причем более высокому уровню ультрафиолета соответствует более низкая концентрация озона. Это, в частности, объясняет , почему в тропиках, где интенсивность ультрафиолета велика, озона мало, а в высоких широтах, где солнечное излучение слабо, — много.

Теоретически и практически доказано, что в диапазоне длин волн 200—300 нм определяющую роль в распределении солнечного излучения по высоте земной атмосферы играет его поглощение молекулами озона, слой которого простирается от 10—15 км до высоты более 50 км с наибольшей концентрацией на высоте 20—25 км. Озон чрезвычайно сильно поглощает ультрафиолет длиной волны около 250 нм, и уже к высоте 40 км от этого излучения остается только 10%, а все остальное поглощается вышележащим слоем. А до высот 20—25 км излучение в диапазоне длин волн 255—266 нм, чрезвычайно опасное в биологическом отношении, практически не доходит. Поэтому о нем можно спокойно забыть: его интенсивность не изменится, даже если озона станет в десять раз меньше.

Разнообразные и многочисленные эксперименты показали, что излучение в диапазоне длин волн 280—320 нм также опасно. Именно это излучение при истощении озонового слоя будет усиливаться, приводя к разнообразным негативным последствиям.

Таким образом (повторим еще раз), интенсивность проходящего солнечного излучения в диапазоне длин волн 200—300 нм на разных высотах полностью определяется только распределением озона в атмосфере.

Распределение стабильных молекул в атмосфере до высот порядка 100 км определяется исключительно барометрическим законом, согласно которому давление падает с высотой по экспоненте. А поскольку молекулы озона рождаются в самой атмосфере, их высотное распределение стремится стать таким же, как у воздуха (попросту говоря, много внизу и мало наверху). И в зависимости от времени жизни частиц оно будет в той или иной мере приближаться к барометрическому.

Озон в атмосфере образуется по механизму, предложенному выдающимся английским геофизиком С. Чепменом семьдесят лет назад. Суть этого механизма состоит в том, что на высотах 20—45 км молекулярный кислород распадается на атомы под действием солнечного ультрафиолета. Образовавшиеся атомы быстро прилипают к молекулам кислорода, давая молекулы озона. Распадаются они в результате реакции с атомами кислорода (возникающими главным образом при фотораспаде озона), образуя две молекулы кислорода. Схема Чепмена просуществовала без изменений до середины 60-х годов, когда была создана теория цепных процессов разрушения озона с участием водородных, азотно-окисных и галоидных (хлор—бром—йод) соединений, попадающих в атмосферу в основном из промышленных выбросов. Однако основа этих новых механизмов осталась “чепменовской”.

Из механизма Чепмена следует, что отсутствие ультрафиолетового излучения способствует сохранению и накоплению озона — ночью его содержание в атмосфере практичес ки не меняется. Именно этим и объясняется накопление озона в стратосфере Антарктики и Арктики в течение полярной зимы.

Влияние солнечного света проявляется и в механизме образования “озонной дыры”, который заключается в следующем.

В течение холодной антарктической зимы, когда температура нижней стратосферы падает до 80 градусов ниже нуля, холодный воздух начинает опускаться вниз, в результате чего под действием сил Кориолиса на высотах 10—20 км образуется полярный вихрь, изолирующий воздух внутри своего объема от остального пространства. В этом воздухе образуются стратосферные полярные облака, содержащие молекулы воды и азотной кислоты (она в небольших количествах постоянно образуется из окислов азота природного происхождения). На поверхности частиц облаков протекают реакции, приводящие к образованию из слабоактивных, достаточно устойчивых соединений хлора малоустойчивых молекул Cl2 и HOCl. Процессы идут в течение всей зимы, в результате чего к ее концу в полярном вихре накапливается значительное количество этих слабосвязанных компонент. С восходом солнца в начале весны, то есть в начале сентября, они легко распадаются, и образуются активные хлорные частицы, начинающие разрушать озон цепным путем.

Поскольку вихрь еще существует и никакого обмена с соседними, богатыми озоном областями стратосферы нет, содержание озона быстро уменьшается, и внутри вихря, на высоте 10—15 км, озон полностью исчезает. Далее происходит разогрев воздуха, распад вихря и расползание остатков дыры по Южному полушарию.

Таковы в общих чертах механизмы образования и разрушения озона. Их справедли вость подтверждена многочисленными измерениями и теорией. Несмотря на это, Н. Чугунов считает их ошибочными. Рассуждал он следующим образом: если бы ультрафиолетовое излучение поглощалось озоном, то следствием этого было бы либо “…нагревание озонового слоя. Однако он расположен на высоте устойчиво холодной атмосферы”; либо “…разрушение озона”, но тогда он не мог бы выполнять свои защитные функции; либо неограниченное накопление энергии в озоновом слое вплоть до взрыва. Отсюда и следует, “что мнение о поглощении озоновым слоем жесткого ультрафиолета не обосновано”.

Развивая эту мысль, Чугунов пишет: “На высоте 34 км излучений с длиной волн короче 280 нм не обнаружено. Наиболее же биологически опасным считается излучение с длинами волн от 255 до 266 нм. Из этого следует, что губительный ультрафиолет поглощается, не достигнув озонового слоя, то есть высот 20—25 км. А до поверхности Земли доходит излучение с минимальной длиной волны 293 нм, опасности не представляющее. Таким образом, озоновый слой не принимает участия в поглощении биологически опасного излучения”.

На самом же деле, как уже говорилось выше, излучение в диапазоне 200—300 нм поглощается озоном, образуются атомы кислорода, и происходит нагрев окружающего воздуха, а излучение в диапазоне 300—400 нм действительно почти без потерь доходит до земной поверхности.

Пытаясь объяснить образование озонового слоя с помощью своей гипотезы, согласно которой этот слой ничего не поглощает, Чугунов пишет: “При поглощении энергии коротковолнового ультрафиолетового излучения часть молекул ионизуется, теряя электрон и приобретая положительный заряд, а часть диссоциирует на два нейтральных атома. Свободный электрон, образовавшийся при ионизации, соединяется с одним из атомов, образуя отрицательный ион кислорода. Разноименно заряженные ионы соединяются, образуя нейтральную молекулу озона”. По описанному механизму озон образуется главным образом в мезосфере, хотя механизм “работает” и в стратосфе ре, и в тропосфере. Из мезосферы озон (будучи тяжелее воздуха в 1,62 раза) опускается вниз, где на высоте 20—25 км приходит в равновесное состояние, образуя наиболее плотный слой. А согласно его версии образования озоновых дыр, “…летом и осенью над Антарктидой и зимой и весной над Северным полюсом атмосфера Земли практически не подвергается воздействию ультрафиолета. Полюса Земли в эти периоды находятся в “тени”, над ними нет источника энергии, необходимой для образования озона…”. На самом же деле механизм, предложенный Чугуновым, в принципе не работает не только в тропосфере и стратосфере, но даже и в мезосфере по той простой причине, что ионизующее молекулярный кислород коротковолновое излучение Солнца не проникает в атмосферу глубже 90 км.

Что же касается механизма образования антарктической озонной дыры, то мы обсудили его выше. Здесь добавим только, что в противовес гипотезе Чугунова она возникает весной, при появлении в Антарктиде солнечного света.

Решающий аргумент в пользу антиозоновой гипотезы заключается в следующем. Если иметь в виду, что при нормальном атмосферном давлении толщина озонового слоя составляла бы 3—4 мм, то “практически невозможно представить, до каких сверхвысо ких температур должен был разогреться столь маломощный слой, если бы он действительно поглощал почти всю энергию ультрафиолетового излучения”. Выше, однако, уже неоднократно говорилось, что озон распределен в атмосфере на десятки километров по высоте. На одну молекулу озона приходится около миллиона молекул воздуха. Поэтому никаких сверхвысоких температур в результате поглощения ультрафиолета озоновым слоем не возникает.

Падение температуры с высотой в тропосфере Чугунов объясняет тем, что при поглощении энергии молекулами воздуха происходит его охлаждение. Это неверно, поскольку поглощенная энергия неизбежно превращается в тепло. В действительности падение температуры происходит потому, что с высотой уменьшается “греющий” тропосферу поток инфракрасного излучения, который идет с поверхности Земли и поглощается по мере продвижения вверх парами воды и другими парниковыми газами.

Образование в стратосфере молекул озона в результате реакции возбужденной и невозбужденной молекул кислорода (как это утверждается в “Подробностях…” статьи Чугунова) невозможно по энергетическим причинам. Так же, как невозможна ионизация молекул кислорода на высоте 50 км, — на этих высотах нет излучения, способного вызвать такие процессы. Понижение температуры с высотой на высотах 60—80 км происходит не в результате поглощения “фотонов излучения”, а как раз наоборот: здесь никакое излучение не поглощается — ни идущий сверху (и неспособный ионизовать воздух) ультрафиолет из-за малой плотности поглощающих компонент, ни тем более идущее снизу инфракрасное излучение.

Более подробное изложение затронутых вопросов можно найти на сайте автора “Озоновый слой Земли” по адресу http://iklarin.narod.ru/index.htm

озоновый слой | Описание, значение и факты

Озоновый слой , также называемый озоносфера , область верхних слоев атмосферы на высоте примерно от 15 до 35 км (от 9 до 22 миль) над поверхностью Земли, содержащая относительно высокие концентрации молекул озона (O 3 ). Примерно 90 процентов озона атмосферы находится в стратосфере, область простирается от 10–18 км (6–11 миль) до примерно 50 км (около 30 миль) над поверхностью Земли.В стратосфере температура атмосферы повышается с увеличением высоты — явление, создаваемое поглощением солнечной радиации озоновым слоем. Озоновый слой эффективно блокирует почти все солнечное излучение с длинами волн менее 290 нанометров от поверхности Земли, включая определенные типы ультрафиолета (УФ) и другие формы излучения, которые могут повредить или убить большинство живых существ.

слоев атмосферы Земли

Слои атмосферы Земли с желтой линией, показывающей температуру воздуха на разной высоте.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Местоположение в атмосфере Земли

В средних широтах пиковые концентрации озона наблюдаются на высотах от 20 до 25 км (примерно от 12 до 16 миль). Пиковые концентрации обнаруживаются на высотах от 26 до 28 км (примерно от 16 до 17 миль) в тропиках и от примерно 12 до 20 км (примерно от 7 до 12 миль) по направлению к полюсам. Более низкая высота области пиковых концентраций в высоких широтах в значительной степени является результатом процессов атмосферного переноса в направлении полюсов и вниз, которые происходят в средних и высоких широтах, и уменьшенной высоты тропопаузы (переходной области между тропосферой и стратосферой).

Большая часть остающегося озона находится в тропосфере, слое атмосферы, простирающемся от поверхности Земли до стратосферы. Приповерхностный озон часто возникает в результате взаимодействия между определенными загрязнителями (такими как оксиды азота и летучие органические соединения), сильным солнечным светом и жаркой погодой. Это один из основных ингредиентов фотохимического смога — явления, от которого страдают многие городские и пригородные районы по всему миру, особенно в летние месяцы.

Озоновое повреждение на листе

Озоновое повреждение листа английского грецкого ореха ( Juglans regia ).

F.K. Anderson / Encyclopædia Britannica, Inc.

Создание и разрушение озона

Производство озона в стратосфере происходит в основном за счет разрыва химических связей в молекулах кислорода (O 2 ) солнечными фотонами высокой энергии. Этот процесс, называемый фотодиссоциацией, приводит к высвобождению одиночных атомов кислорода, которые позже соединяются с неповрежденными молекулами кислорода с образованием озона. Повышение концентрации кислорода в атмосфере около двух миллиардов лет назад привело к накоплению озона в атмосфере Земли, и этот процесс постепенно привел к образованию стратосферы.Ученые считают, что формирование озонового слоя сыграло важную роль в развитии жизни на Земле, отсеивая смертельные уровни УФ-В излучения (ультрафиолетовое излучение с длинами волн от 315 до 280 нанометров) и тем самым облегчая миграцию форм жизни из океаны на сушу.

озон: дыра

Изменение размера озоновой дыры с октября 1979 по октябрь 1990 года.

© Photos.com/Thinkstock Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Количество озона в стратосфере естественным образом меняется в течение года в результате химических процессов, которые создают и разрушают молекулы озона, а также в результате ветров и других транспортных процессов, которые перемещают молекулы озона по планете. Однако в течение нескольких десятилетий деятельность человека существенно изменила озоновый слой. Разрушение озона, глобальное уменьшение содержания озона в стратосфере, наблюдаемое с 1970-х годов, наиболее заметно в полярных регионах и хорошо коррелирует с увеличением содержания хлора и брома в стратосфере.Эти химические вещества, когда-то освобожденные УФ-излучением от хлорфторуглеродов (CFC) и других галогенуглеродов (углерод-галогеновые соединения), которые их содержат, разрушают озон, удаляя отдельные атомы кислорода из молекул озона. Истощение настолько велико, что так называемые озоновые дыры (районы с сильно уменьшенным озоновым покрытием) образуются над полюсами в начале соответствующих весенних сезонов. Самая большая такая дыра, площадь которой составляет более 20,7 миллиона квадратных километров (8 миллионов квадратных миль) на постоянной основе с 1992 года, ежегодно появляется над Антарктидой в период с сентября по ноябрь.

По мере того, как количество стратосферного озона уменьшается, все больше УФ-излучения достигает поверхности Земли, и ученые опасаются, что такое увеличение может иметь серьезные последствия для экосистем и здоровья человека. Обеспокоенность по поводу воздействия биологически вредных уровней УФ-излучения стала основной движущей силой создания международных договоров, таких как Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, и поправки к нему, предназначенные для защиты озонового слоя Земли. Монреальский протокол оказался успешным: около 99 процентов озоноразрушающих химикатов, регулируемых этим договором, были выведены из обращения с момента его принятия в 1987 году.Считается, что соблюдение международных договоров, которые прекратили производство и доставку многих озоноразрушающих химикатов, в сочетании с похолоданием в верхних слоях стратосферы из-за увеличения содержания углекислого газа, способствовало сокращению озоновых дыр над полюсами и несколько более высокому содержанию озонового слоя в стратосфере. уровни в целом. Ожидается, что продолжающееся сокращение содержания хлора приведет к уменьшению озоновых дыр над Антарктидой после 2040 года. Однако некоторые ученые отметили, что повышение уровней стратосферного озона произошло только в верхних слоях стратосферы, при этом снижение концентрации озона в нижних слоях стратосферы опережает рост в нижних слоях стратосферы. верхняя стратосфера.

озонозонд

Исследователи запускают воздушный шар с озонозондом, прибором для измерения содержания озона в атмосфере, на Южнополярной станции Амундсен-Скотт в Антарктиде.

NOAA Дональд Вуэбблс

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

Aura | Озон

Озоновый слой / озоновая дыра: в чем разница?

Озоновый слой — это слой в атмосфере Земли, который поглощает большую часть солнечного УФ-излучения.Он содержит относительно высокие концентрации озона, хотя он все еще очень мал по сравнению с обычным кислородом. Озон — это газ, состоящий из трех атомов кислорода (O 3 ). В естественных условиях он встречается в небольших количествах в верхних слоях атмосферы (стратосфере). Озон защищает жизнь на Земле от ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца. Девяносто процентов озона в атмосфере находится в стратосфере, слое атмосферы на высоте от 10 до 50 километров.

Озоновая дыра — это потеря стратосферного озона над Антарктидой.Площадь озоновой дыры определяется как размер области с общим содержанием озона ниже 220 единиц Добсона (ДЕ). Единицы Добсона — это единица измерения, которая относится к толщине озонового слоя в вертикальном столбце от поверхности до верха атмосферы, величина, называемая «общим количеством озона в столбе». До 1979 года общие значения озона в атмосферном столбе над Антарктидой никогда не опускались ниже 220 DU. Доказано, что дыра возникла в результате деятельности человека — выброса в атмосферу огромных количеств хлорфторуглеродов (ХФУ) и других озоноразрушающих веществ.

А я думал, что озон «плохой» ?!

Для живых существ на Земле есть хороший озон и плохой озон. Хороший озон находится в стратосфере, намного выше поверхности Земли. На такой высоте он поглощает и рассеивает ультрафиолетовое (УФ) излучение Солнца, особенно наиболее опасные формы УФ-В и УФ-С. Озон — это естественный солнцезащитный крем планеты. Растения, животные и все формы жизни развивались под небом, защищавшим их от разрушающего и изменяющего излучения.

Носите солнцезащитный крем! Надень свою шляпу!

Полезна или вредна молекула, не имеет ничего общего с химическим составом и все зависит от местоположения. Около 10% озона в атмосфере находится в тропосфере, слое, в котором мы живем. Этот озон создается в результате химических реакций между загрязнителями воздуха из выхлопных газов автомобилей, парами бензина и другими выбросами. На уровне земли высокие концентрации озона токсичны для людей и растений.

Озоновая дыра ухудшается? Смотрите данные сами!


30 лет наблюдений
Aura представляет свой последний плакат, на котором показаны данные пяти различных миссий, отслеживающих развитие озоновой дыры из космоса.
Часы с озоновым отверстием
Просмотрите последнее состояние озонового слоя над Антарктикой. Спутниковые инструменты контролируют озоновый слой, и мы используем их данные для создания изображений, отображающих количество озона.

Особенности науки

озоновый слой | Национальное географическое общество

Озоновый слой — это один слой стратосферы, второй слой атмосферы Земли. Стратосфера — это масса защитных газов, цепляющихся за нашу планету.

Стратосфера получила свое название, потому что она стратифицирована или слоистая: по мере увеличения высоты стратосфера становится теплее. Стратосфера нагревается с увеличением высоты, потому что озоновые газы в верхних слоях поглощают интенсивное ультрафиолетовое излучение солнца.

Озон — это всего лишь следовые газы в атмосфере — всего около 3 молекул на каждые 10 миллионов молекул воздуха. Но это очень важная работа. Озоновый слой, как губка, поглощает частички солнечной радиации, падающей на Землю.Несмотря на то, что нам нужна часть солнечного излучения, чтобы жить, слишком много его может повредить живым существам. Озоновый слой действует как щит для жизни на Земле.

Озон улавливает вид излучения, называемого ультрафиолетовым излучением, или ультрафиолетовым излучением, которое может проникать через защитные слои организмов, такие как кожа, повреждая молекулы ДНК в растениях и животных. Есть два основных типа ультрафиолетового света: UVB и UVA.

UVB является причиной кожных заболеваний, таких как солнечные ожоги, и рака, такого как базальноклеточная карцинома и плоскоклеточный рак.

Раньше люди думали, что УФА-излучение, используемое в соляриях, безвредно, потому что не вызывает ожогов. Однако теперь ученые знают, что свет UVA даже более вреден, чем UVB, проникая глубже и вызывая смертельный рак кожи, меланому и преждевременное старение. Озоновый слой, солнцезащитный крем нашей Земли, поглощает около 98 процентов разрушительного ультрафиолетового излучения.

Озоновый слой истончается. Химические вещества, называемые хлорфторуглеродами (CFC), являются причиной истончения озонового слоя.Хлорфторуглерод (CFC) — это молекула, содержащая углерод, хлор и фтор. ХФУ повсюду, в основном в хладагентах и ​​пластмассовых изделиях. Компании и потребители используют их, потому что они недорогие, они нелегко загорятся и обычно не отравляют живые существа. Но ХФУ начинают разъедать озоновый слой, как только они попадают в стратосферу.

Молекулы озона, которые просто состоят из трех связанных атомов кислорода, всегда разрушаются и преобразовываются естественным путем.Но содержащиеся в воздухе ХФУ очень затрудняют реформирование озона после его распада. Озоновый слой, который составляет всего 0,00006 процента атмосферы Земли, все время становится все тоньше и тоньше.

«Озоновые дыры» — популярные названия участков, поврежденных озоновым слоем. Это неточно. Повреждение озонового слоя больше похоже на действительно тонкий участок, чем на дыру. Озоновый слой наиболее тонкий у полюсов.

В 1970-х годах люди во всем мире начали понимать, что озоновый слой становится тоньше, и это плохо.Многие правительства и предприятия согласились с тем, что некоторые химические вещества, такие как аэрозольные баллончики, должны быть запрещены. Сегодня производится меньше аэрозольных баллончиков. Озоновый слой медленно восстанавливается, поскольку люди, предприятия и правительства работают над контролем такого загрязнения.

слоев атмосферы Земли | UCAR Center for Science Education

Слои атмосферы: тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера.
Предоставлено: Рэнди Рассел, UCAR

Атмосфера Земли состоит из нескольких слоев, каждый из которых имеет свои особенности.Двигаясь вверх от уровня земли, эти слои называют тропосферой, стратосферой, мезосферой, термосферой и экзосферой. Экзосфера постепенно уходит в область межпланетного пространства.

Тропосфера — самый нижний слой нашей атмосферы. Начиная с уровня земли, он простирается вверх примерно на 10 км (6,2 мили или около 33000 футов) над уровнем моря. Мы, люди, живем в тропосфере, и почти вся погода бывает в этом нижнем слое. Здесь появляется больше всего облаков, в основном потому, что 99% водяного пара в атмосфере находится в тропосфере.По мере того, как вы поднимаетесь выше в тропосфере, давление воздуха падает, а температура становится холоднее.

Следующий слой называется стратосферой . Стратосфера простирается от верха тропосферы примерно до 50 км (31 миля) над землей. Печально известный озоновый слой находится в стратосфере. Молекулы озона в этом слое поглощают высокоэнергетический ультрафиолетовый (УФ) свет Солнца, преобразовывая УФ-энергию в тепло. В отличие от тропосферы, стратосфера действительно становится теплее, чем выше вы поднимаетесь! Эта тенденция повышения температуры с высотой означает, что воздух в стратосфере лишен турбулентности и восходящих потоков тропосферы под ней.Коммерческие пассажирские самолеты летают в нижних слоях стратосферы, отчасти потому, что этот менее турбулентный слой обеспечивает более плавный полет. Струйное течение течет вблизи границы между тропосферой и стратосферой.

Над стратосферой находится мезосфера . Он простирается вверх на высоту около 85 км (53 мили) над нашей планетой. Большинство метеоров сгорает в мезосфере. В отличие от стратосферы, температура снова становится холоднее по мере того, как вы поднимаетесь в мезосфере. Самые низкие температуры в атмосфере Земли, около -90 ° C (-130 ° F), находятся в верхней части этого слоя.Воздух в мезосфере слишком разрежен, чтобы дышать; давление воздуха в нижней части слоя значительно ниже 1% давления на уровне моря и продолжает падать по мере того, как вы поднимаетесь выше.

Слой очень редкого воздуха над мезосферой называется термосферой . Рентгеновские лучи высокой энергии и ультрафиолетовое излучение Солнца поглощаются термосферой, повышая ее температуру до сотен, а иногда и тысяч градусов. Однако воздух в этом слое настолько разрежен, что нам кажется ледяным холодом! Во многих отношениях термосфера больше похожа на космическое пространство, чем на часть атмосферы.Многие спутники фактически вращаются вокруг Земли в пределах термосферы! Колебания количества энергии, исходящей от Солнца, оказывают сильное влияние как на высоту верхней части этого слоя, так и на температуру внутри него. Из-за этого верхняя часть термосферы может находиться на высоте от 500 до 1000 км (от 311 до 621 миль) над землей. Температура в верхней термосфере может колебаться от 500 ° C (932 ° F) до 2000 ° C (3632 ° F) или выше. Северное сияние, северное сияние и южное сияние происходят в термосфере.

Хотя некоторые эксперты считают термосферу самым верхним слоем нашей атмосферы, другие считают экзосферу фактической «последней границей» газовой оболочки Земли. Как вы можете себе представить, «воздух» в экзосфере очень, очень и очень тонкий, что делает этот слой даже более космическим, чем термосфера. Фактически, воздух в экзосфере постоянно — хотя и очень постепенно — «просачивается» из атмосферы Земли в космическое пространство. Нет четкой верхней границы, где экзосфера окончательно уходит в космос.Различные определения помещают верхнюю часть экзосферы где-то между 100 000 км (62 000 миль) и 190 000 км (120 000 миль) над поверхностью Земли. Последнее значение примерно на полпути до Луны!

Ионосфера не является отдельным слоем, как другие, упомянутые выше. Вместо этого ионосфера представляет собой серию областей в частях мезосферы и термосферы, где высокоэнергетическое излучение Солнца выбивает электроны из их родительских атомов и молекул.Образованные таким образом электрически заряженные атомы и молекулы называются ионами, что дало ионосфере название и наделяло эту область некоторыми особыми свойствами.

Стратосфера | UCAR Center for Science Education

На этой диаграмме показаны некоторые особенности стратосферы.
Кредит: Рэнди Рассел, UCAR

Стратосфера — это слой атмосферы Земли. Это второй слой атмосферы, когда вы поднимаетесь вверх. Тропосфера, самый нижний слой, находится прямо под стратосферой.Следующий более высокий слой над стратосферой — это мезосфера.

Нижняя часть стратосферы находится на высоте около 10 км (6,2 мили или около 33000 футов) над землей в средних широтах. Вершина стратосферы находится на высоте 50 км (31 миля). Высота дна стратосферы зависит от широты и времен года. Нижняя граница стратосферы может достигать 20 км (12 миль или 65 000 футов) около экватора и всего 7 км (4 мили или 23 000 футов) на полюсах зимой.Нижняя граница стратосферы называется тропопаузой; верхняя граница называется стратопаузой.

Озон, необычный тип молекулы кислорода, которого относительно много в стратосфере, нагревает этот слой, поскольку он поглощает энергию поступающего ультрафиолетового излучения Солнца. Температура повышается по мере продвижения вверх через стратосферу. Это прямо противоположно поведению в тропосфере, в которой мы живем, где температура падает с увеличением высоты. Из-за этой температурной стратификации в стратосфере мало конвекции и перемешивания, поэтому слои воздуха там довольно стабильны.Коммерческие реактивные самолеты летают в нижних слоях стратосферы, чтобы избежать турбулентности, характерной для нижних слоев тропосферы.

Стратосфера очень сухая; воздух там содержит мало водяного пара. Из-за этого в этом слое мало облаков; почти все облака находятся в нижней, более влажной тропосфере. Исключением являются полярные стратосферные облака (PSC). Зимой в нижней стратосфере вблизи полюсов появляются ЦОП. Они встречаются на высотах от 15 до 25 км (от 9,3 до 15,5 миль) и образуются только тогда, когда температура на этих высотах опускается ниже -78 ° C.Похоже, они способствуют образованию печально известных дыр в озоновом слое, «стимулируя» определенные химические реакции, разрушающие озон. PSC также называют перламутровыми облаками.

В верхней части стратосферы воздух примерно в тысячу раз тоньше, чем на уровне моря. Из-за этого реактивные самолеты и метеозонды достигают максимальной рабочей высоты в стратосфере.

Из-за отсутствия вертикальной конвекции в стратосфере материалы, попадающие в стратосферу, могут оставаться там долгое время.Так обстоит дело с химическими веществами, разрушающими озон, называемыми CFC (хлорфторуглероды). Крупные вулканические извержения и крупные удары метеоритов могут выбросить частицы аэрозоля в стратосферу, где они могут задерживаться на месяцы или годы, иногда изменяя глобальный климат Земли. Ракетные запуски выбрасывают выхлопные газы в стратосферу, что приводит к неопределенным последствиям.

Различные типы волн и приливов в атмосфере влияют на стратосферу. Некоторые из этих волн и приливов переносят энергию из тропосферы вверх в стратосферу; другие переносят энергию из стратосферы в мезосферу.Волны и приливы влияют на потоки воздуха в стратосфере, а также могут вызывать региональный нагрев этого слоя атмосферы.

В стратосфере возникает редкий тип электрического разряда, отчасти схожий с молнией. Эти «синие струи» появляются над грозами и простираются от нижней части стратосферы до высот 40 или 50 км (от 25 до 31 мили).

Озон и озоновый слой Австралия

Что такое озон?

Озон — это встречающаяся в природе молекула, состоящая из трех атомов кислорода.Имеет химическую формулу O3. Слово «озон» происходит от греческого слова óζειν, что означает «нюхать». Его сильный запах позволяет ученым обнаруживать его в небольших количествах.

Около 90% озона в атмосфере сосредоточено на высоте от 15 до 30 километров над поверхностью земли (стратосферный озон). Он также обнаруживается на уровне земли в более низких концентрациях, где он является ключевым компонентом смога над крупными городами (тропосферный озон).

Что такое озоновый слой?

Озоновый слой — это общий термин для обозначения высокой концентрации озона в стратосфере на высоте от 15 до 30 км над поверхностью земли.Он покрывает всю планету и защищает жизнь на Земле, поглощая вредное ультрафиолетовое излучение B (УФ-B) от солнца.

Продолжительное воздействие УФ-В излучения связано с раком кожи, катарактой, генетическим повреждением и подавлением иммунной системы у живых организмов, а также снижением урожайности сельскохозяйственных культур и пищевой цепи.

Что разрушает озоновый слой?

Атмосферные данные показывают, что озоноразрушающие вещества разрушают озон в стратосфере и истончают озоновый слой Земли.Озоноразрушающие вещества — это химические вещества, которые включают хлорфторуглероды (CFCs), галоны, четыреххлористый углерод (CCl 4 ), метилхлороформ (CH 3 CCl 3 ), гидробромфторуглероды (HBFCs), гидрохлорфторуглероды (CHFC) 3 Br) и бромхлорметана (CH 2 BrCl). Они разрушают озоновый слой, высвобождая в стратосферу атомы хлора и брома, которые разрушают молекулы озона. Эти и другие озоноразрушающие вещества также в той или иной степени способствуют глобальному потеплению.

Когда было обнаружено истощение озонового слоя?

В 1974 году химики Марио Молина и Фрэнк Шервуд Роуленд обнаружили связь между ХФУ и разложением озона в стратосфере. В 1985 году геофизик Джо Фарман вместе с метеорологами Брайаном Гардинером и Джоном Шанклином опубликовали данные об аномально низких концентрациях озона над Антарктикой, которые стимулировали всемирные действия.

В 1995 году Марио Молина, Фрэнк Шервуд Роуленд и Пол Крутцен, также химик атмосферы, были совместно удостоены Нобелевской премии по химии «за свои работы в области химии атмосферы, особенно в отношении образования и разложения озона».

Подробнее об истощении озонового слоя

Озоновый слой истощается двумя способами. Во-первых, озоновый слой в средних широтах (например, над Австралией) истончается, что приводит к увеличению количества УФ-излучения, достигающего Земли. Данные, собранные в верхних слоях атмосферы, показали, что на большей части земного шара произошло общее истончение озонового слоя. Это включает от пяти до девяти процентов истощения над Австралией с 1960-х годов, что увеличило риск, с которым австралийцы уже сталкиваются из-за чрезмерного воздействия УФ-излучения в результате нашего образа жизни на открытом воздухе.Во-вторых, озоновый слой над Антарктикой и, в меньшей степени, над Арктикой резко истончается весной, что приводит к «озоновой дыре».

Восстановится ли озоновый слой

?

Мировое сообщество приняло меры по восстановлению озонового слоя. Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой (Монреальский протокол) вступил в силу в 1987 году. Он обязывает страны прекратить производство и импорт всех основных озоноразрушающих веществ.Австралия выполняет свои обязательства по этому международному соглашению посредством Закона 1989 года об охране озона и регулировании синтетических парниковых газов.

Каждые четыре года Всемирная метеорологическая организация и Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде проводят обзор состояния озонового слоя. Эти обзоры показывают, что количество озоноразрушающих химикатов в атмосфере в настоящее время сокращается, и ожидается, что озоновый слой восстановится до уровней до 1980 года в средних широтах к 2050 году и над Антарктикой к 2065 году.

Хронология

  • 1974 — Химики в США обнаруживают связь между ХФУ и разложением озона в стратосфере
  • 1985 — Британские ученые публикуют результаты аномально низких концентраций озона над Антарктикой
  • 1985 — Венская конвенция об охране озонового слоя согласована, после ратификации 197 странами (всеобщая ратификация)
  • 1987 — Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, согласован, ратифицирован 197 странами (всеобщая ратификация)
  • 1989 — В Австралии вступил в силу Закон об охране озона и регулировании синтетических парниковых газов
  • 1991 — Начало поэтапного отказа от CFC (хлорфторуглеродов)
  • 1996 — Начало поэтапного отказа от ГХФУ (гидрохлорфторуглеродов)

Дополнительная информация

слоев атмосферы | NIWA

Атмосфера состоит из слоев в зависимости от температуры.Эти слои — тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера. Еще одна область на высоте около 500 км над поверхностью Земли называется экзосферой.

Различные слои атмосферы

Атмосфера может быть разделена на слои в зависимости от ее температуры, как показано на рисунке ниже. Эти слои — тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера. Дальнейшая область, начинающаяся примерно на 500 км над поверхностью Земли, называется экзосферой.

Красная линия на рисунке ниже показывает, как температура изменяется с высотой (шкала температур приведена в нижней части диаграммы). Шкала справа показывает давление. Например, на высоте 50 км давление составляет всего одну тысячную от давления у земли.

Тропосфера

Это самая нижняя часть атмосферы — та часть, в которой мы живем. Она содержит большую часть нашей погоды — облака, дождь, снег. В этой части атмосферы температура становится ниже по мере увеличения расстояния над землей примерно на 6 градусов.5 ° C на километр. Фактическое изменение температуры с высотой меняется день ото дня в зависимости от погоды.

Тропосфера содержит около 75% всего воздуха в атмосфере и почти весь водяной пар (который образует облака и дождь). Снижение температуры с высотой является результатом снижения давления. Если воздушная струя движется вверх, она расширяется (из-за более низкого давления). Когда воздух расширяется, он охлаждается. Таким образом, воздух вверху холоднее, чем воздух внизу.

Самая нижняя часть тропосферы называется пограничным слоем.Здесь движение воздуха определяется свойствами поверхности Земли. Турбулентность возникает, когда ветер дует над поверхностью Земли, и термиками, поднимающимися с земли, когда она нагревается солнцем. Эта турбулентность перераспределяет тепло и влагу в пограничном слое, а также загрязняющие вещества и другие составляющие атмосферы.

Верхняя часть тропосферы называется тропопаузой. Это самый низкий уровень на полюсах, где он находится примерно на 7-10 км над поверхностью Земли.Самый высокий (около 17-18 км) у экватора.

Стратосфера

Он простирается вверх от тропопаузы примерно до 50 км. Он содержит много озона в атмосфере. Повышение температуры с высотой происходит из-за поглощения этим озоном ультрафиолетового (УФ) излучения солнца. Температуры в стратосфере самые высокие над летним полюсом и самые низкие над зимним.

Поглощая опасное УФ-излучение, озон в стратосфере защищает нас от рака кожи и других повреждений здоровья.Однако химические вещества (называемые ХФУ или фреоны и галоны), которые когда-то использовались в холодильниках, аэрозольных баллончиках и огнетушителях, уменьшили количество озона в стратосфере, особенно в полярных широтах, что привело к так называемой «озоновой дыре в Антарктике».

Теперь люди перестали производить большую часть вредных ХФУ, мы ожидаем, что озоновая дыра в конечном итоге восстановится в течение 21 -го -го века, но это медленный процесс.

Мезосфера

Область над стратосферой называется мезосферой.Здесь температура снова понижается с высотой, достигая минимума около -90 ° C в «мезопаузе».

Термосфера и ионосфера

Термосфера расположена выше мезопаузы и представляет собой область, в которой температура снова увеличивается с высотой. Это повышение температуры вызвано поглощением энергичного ультрафиолетового и рентгеновского излучения от солнца.

Область атмосферы выше 80 км также вызвана «ионосферой», поскольку энергичное солнечное излучение сбивает электроны с молекул и атомов, превращая их в «ионы» с положительным зарядом.Температура термосферы меняется между днем ​​и ночью и между сезонами, как и количество присутствующих ионов и электронов. Ионосфера отражает и поглощает радиоволны, что позволяет нам принимать коротковолновые радиопередачи в Новой Зеландии из других частей мира.

Экзосфера

Область выше 500 км называется экзосферой. Он содержит в основном атомы кислорода и водорода, но их так мало, что они редко сталкиваются — они следуют по «баллистическим» траекториям под действием силы тяжести, а некоторые из них уходят прямо в космос.

Магнитосфера

Земля ведет себя как огромный магнит. Он улавливает электроны (отрицательный заряд) и протоны (положительный), концентрируя их в двух полосах на высоте примерно 3000 и 16000 км над земным шаром — «радиационных» поясах Ван Аллена. Эта внешняя область, окружающая Землю, где заряженные частицы вращаются по спирали вдоль силовых линий магнитного поля, называется магнитосферой.

Дополнительная информация

Посетите наш Национальный научный центр атмосферы

Узнайте о наших исследованиях УФ-излучения и озона

.