Озонова діра і значення шару озону для землі

Відео: Атмосфера. З чого складається захисна оболонка планети. Документальний фільм про космос 26 07 2016

Земля - єдина в Сонячній системі планета, на якій у всьому своєму різноманітті існує життя.

Це було б неможливо без сонячного випромінювання - головного джерела енергії, що зігріває наш спільний дім до температури, при якій стає можливим протікання метаболічних процесів.

Однак у складі цього потоку є і згубні для життя промені - і то, що вони погано досягають поверхні нашої планети, заслуга тонкого шару атмосфери, що містить газ озон. Землю подібно вуалі оточує атмосфера - газова оболонка, по вертикальному будовою нагадує листковий пиріг.

Найближчий до Землі шар називається тропосферою, характерний найбільшою щільністю. Товщина тропосфери неоднорідна - над полюсами вона ледве сягає 7 - 10 км, але в помірних географічних широтах потужність шару зростає до 10 - 12 км, а в районі екватора становить вже 16 - 18 км.

Над тропосферою знаходиться вузький прошарок, звана тропопаузою, вище якої починається стратосфера. У нижній частині стратосфери, на висоті 23 - 25 км, максимально сконцентрований озон, тому дану частину атмосферного «пирога» називають ще озоносферой. У природі озон утворюється при електричних розрядах в атмосфері - ось чому під час сильної грози в повітрі відчувається слабкий його запах.

Утворюється цей газ і в результаті фотохімічних реакцій, що відбуваються в озоносфері під впливом ультрафіолетового випромінювання, довжина хвилі якого не перевищує 120 нм. В результаті описаних процесів в озоносфері встановлюється динамічна рівновага зі стабільним, багатим озоном шаром, який оберігає життя від смертоносної короткохвильового радіації, що приходить з космосу.

На початку XIX століття відомий англійський астроном Фредерік Вільям Гершель, вивчаючи сонячний спектр, відкрив, що крім видимого світла в ньому є й інші типи випромінювань, одне з яких він назвав інфрачервоним, а інше ультрафіолетовим.

Обидва вони невидимі для людського ока, але якщо ІФ-промені несуть життєдайне тепло, то УФ-випромінювання, енергія хвиль якого значно перевищує показники видимого спектру, смертоносно для всіх біологічних об`єктів.

У свою чергу, УФ-промені також неоднорідні. Найбільш небезпечні з них короткі хвилі, які межують з рентгенівським випромінюванням: вони-то і є найбільш смертоносними для живих організмів. УФ-випромінювання з діапазоном хвиль 280-315 нм теж небезпечно, хоча і не так шкідливо. Довгохвильова частина ультрафіолетового спектра класифікується як UVA - це так зване м`яке УФ-випромінювання. Озон є аллотропную форму кисню - газу зміст якого в повітрі дорівнює приблизно 21%. Якщо молекула кисню складається з двох атомів кисню.

Відкритий в 1839 році швейцарським хіміком Християном Фрідріхом Шенбейн, він являє собою світло-блакитний газ більшою, ніж у повітря, щільності, що володіє характерним, досить приємним запахом. Хімічно озон дуже активний, і навіть при низьких температурах бурхливо вступає в реакцію, а у великих концентраціях шкідливий для людини. Фреони - група хімічних сполук, фторхлорпроізводние граничних вуглеводнів.

З найбільш руйнівних для озонового шару речовин - хлорфторугперодов - найбільш поширений фреон 12.

Летючі і нерозчинні у воді, фреони небезпечні для озонового шару тим, що період їх перебування в стратосфері обчислюється десятками років. Під впливом УФ-випромінювання з молекул цих речовин «вибивається» атом хлору, який тут же реагує з озоном, перетворюючи його в молекулу кисню, а що утворився при цьому оксид хлору тут же реагує з новою молекулою озону. Цей процес буде продовжуватися до тих пір, поки фреон НЕ розпадеться, а на це може піти ціле століття.

Не будь шару озону, важко сказати, як би розвивалася - якщо взагалі з`явилася б - життя на нашій планеті.

При всьому при тому сьогодні в результаті діяльності людини крихке динамічна рівновага, що склалося в озоновому шарі, серйозно порушено, і ця проблема викликає велику тривогу.

Суть в тому, що оксиди сірки і азоту, в усі більшій кількості надходять в атмосферу в результаті роботи двигунів внутрішнього згоряння, ядерних випробувань, послаблюють озоновий шар. Однак найбільш руйнівними речовинами виявилися фреони, які з першої половини XX століття використовувалися в якості холодоагентів в різній холодильній техніці, а також як летючі компоненти в аерозольних упаковках для боротьби з комарами.

Потім цими речовинами зацікавилися в електронній, медичної і парфумерної промисловості: фреони стабільні і не токсичні, не горять, майже не реагують з іншими сполуками і володіють ще багатьма іншими перевагами. Однак згодом з`ясувалося, що для екології фреони становлять велику небезпеку - потрапивши в стратосферу, вони вступають в реакцію з хімічно активним озоном, починають активно руйнувати шар цього газу і тим самим послаблюють захист Землі від згубного УФ-випромінювання.

У 1974 році американський хімік Френк Шервуд Роуленд і його мексиканський колега Маріо Хосе Моліна висловили гіпотезу про негативний вплив фреонів на озоновий шар планети, яка незабаром була науково доведена, і в 1995 році за своє відкриття ці дослідники були удостоєні Нобелівської премії з хімії.

Важливість цього відкриття полягає в тому, що з кінця 1970 років спостерігається різке скорочення рівня озону, причому найбільше постраждав район Південного полюса, над яким утворилася озонова діра. Підраховано, що якщо над екватором щорічне скорочення озонового шару становить 0,2%, в помірних широтах - 0,4 - 0,8%, то над Антарктидою озоновий шар виснажується на кілька відсотків на рік.

В цілому ж в порівнянні з 1970 роком за період з 1982 по 1992 роки вміст озону в стратосфері знизилося майже на 50%. Якщо процес руйнування озонового шару буде і далі продовжуватися такими ж темпами, це порушить рівновагу між екосистемами планети.

Уже сьогодні підвищена радіація викликала масову загибель планктону, в результаті чого скорочується популяція харчуються їм видів морських мешканців. Інтенсивне УФ-випромінювання пригнічує фотосинтез рослин, що призводить до падіння їх врожайності. У людей воно пригнічує імунітет і знижує захисний бар`єр організму-цією причиною пояснюється збільшення ризику захворювань, серед яких найбільш небезпечні новоутворення, зокрема рак шкіри, і очні хвороби - наприклад, катаракта. Як тільки гіпотеза Роуленда і Моліна підтвердилася, світ став уважніше ставитися до «фреонової небезпеки».

У 1987 році, наприклад, за ініціативою ООН 31 країна підписала Монреальський протокол про речовини, що руйнують озоновий шар.

І все-таки, незважаючи на настільки масштабні захисні заходи, знадобиться ще кілька десятиліть, щоб показник товщини шару озоносфери досяг рівня початку 1970 року.