Оглавление:
Озоновый слой. Озоновые дыры. Возможная катастрофа. (Май 2024)
Озоновый слой, также называемый озоносферой, является областью верхних слоев атмосферы, на высоте примерно 15–35 км (9–22 миль) над поверхностью Земли, и содержит относительно высокие концентрации молекул озона (O 3).). Приблизительно 90 процентов озона атмосферы находится в стратосфере, область простирается от 10–18 км (6–11 миль) до приблизительно 50 км (около 30 миль) над поверхностью Земли. В стратосфере температура атмосферы повышается с увеличением высоты, явление, созданное поглощением солнечного излучения озоновым слоем. Озоновый слой эффективно блокирует почти все солнечное излучение с длиной волны менее 290 нанометров от поверхности Земли, включая определенные виды ультрафиолетового (УФ) и других видов излучения, которые могут травмировать или убить большинство живых существ.
викторина
Изучение Земли: факт или вымысел?
Широта и долгота могут использоваться, чтобы описать любое местоположение на Земле.
Расположение в атмосфере Земли
В средних широтах пиковые концентрации озона происходят на высотах от 20 до 25 км (около 12-16 миль). Пиковые концентрации обнаруживаются на высотах от 26 до 28 км (около 16–17 миль) в тропиках и от около 12 до 20 км (около 7–12 миль) в направлении полюсов. Более низкая высота области пиковой концентрации в высоких широтах в основном обусловлена процессами переноса в атмосфере в направлении полюса и нисходящего потока в средних и высоких широтах и уменьшением высоты тропопаузы (переходной области между тропосферой и стратосферой).
Большая часть оставшегося озона находится в тропосфере, слое атмосферы, которое простирается от поверхности Земли до стратосферы. Приземный озон часто возникает в результате взаимодействия определенных загрязнителей (таких как оксиды азота и летучие органические соединения), сильного солнечного света и жаркой погоды. Это один из основных компонентов фотохимического смога, явления, которое поражает многие городские и пригородные районы по всему миру, особенно в летние месяцы.
Создание и разрушение озона
Образование озона в стратосфере обусловлено, прежде всего, разрывом химических связей в молекулах кислорода (O 2) солнечными фотонами высокой энергии. Этот процесс, называемый фотодиссоциацией, приводит к высвобождению единичных атомов кислорода, которые впоследствии соединяются с интактными молекулами кислорода с образованием озона. Повышение концентрации кислорода в атмосфере около двух миллиардов лет назад позволило озону накапливаться в атмосфере Земли, процесс, который постепенно привел к образованию стратосферы. Ученые считают, что формирование озонового слоя сыграло важную роль в развитии жизни на Земле, отсеивая смертельные уровни ультрафиолетового излучения (ультрафиолетовое излучение с длиной волны от 315 до 280 нанометров) и, таким образом, облегчая миграцию жизненных форм из океаны на сушу.
Количество озона в стратосфере изменяется естественным образом 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 вокруг планеты. Однако в течение нескольких десятилетий деятельность человека существенно изменила озоновый слой. Истощение озонового слоя, глобальное уменьшение уровня стратосферного озона, наблюдаемое с 1970-х годов, наиболее заметно в полярных регионах, и оно хорошо коррелирует с увеличением хлора и брома в стратосфере. Те химические вещества, когда-то освобожденные УФ-излучением от хлорфторуглеродов (ХФУ) и других галогенуглеводородов (углерод-галогеновых соединений), которые их содержат, разрушают озон, удаляя отдельные атомы кислорода из молекул озона. Истощение настолько велико, что так называемые озоновые дыры (области сильно сокращенного озонового покрытия) образуются над полюсами в начале их соответствующих весенних сезонов. Самая большая такая дыра, которая с 1992 года охватывает более 20,7 миллиона квадратных километров (8 миллионов квадратных миль) на постоянной основе, ежегодно появляется над Антарктидой в период с сентября по ноябрь.
По мере того, как количество стратосферного озона уменьшается, все больше ультрафиолетового излучения достигает поверхности Земли, и ученые опасаются, что такое увеличение может оказать существенное влияние на экосистемы и здоровье человека. Обеспокоенность в связи с воздействием биологически вредных уровней ультрафиолетового излучения была основной движущей силой создания международных договоров, таких как Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, и поправок к нему, направленных на защиту озонового слоя Земли. Монреальский протокол был успешным: около 99 процентов озоноразрушающих химических веществ, регулируемых договором, были выведены из употребления с момента его принятия в 1987 году. Соблюдение международных договоров, предусматривающих поэтапное прекращение производства и поставки многих озоноразрушающих химических веществ, считается, что в сочетании с охлаждением в верхней стратосфере из-за увеличения содержания углекислого газа, это способствовало сокращению озоновых дыр над полюсами и немного более высокому уровню стратосферного озона в целом. Ожидается, что продолжающееся снижение нагрузки хлора приведет к уменьшению озоновых дыр над Антарктидой после 2040 года. Однако некоторые ученые отметили, что повышение уровней озона в стратосфере произошло только в верхней стратосфере, при этом снижение концентрации озона в нижней стратосфере опережает увеличение верхняя стратосфера.
