ХИМИЯ И АЛХИМИЯ НА ОЗОНОВИЯ СЛОЙ, Наука и живот
Дневникът е добавен в кошницата.
ХИМИЯ И АЛХИМИЯ НА ОЗОНОВИЯ СЛОЙ
Доктор по физико-математически науки И. ЛАРИН.
Преди четиристотин милиона години в атмосферата се появи слой озон, достатъчно плътен, за да може животът от океана да стъпи на сушата. Това породи уникална, може би единствената във Вселената, еволюционна верига, която породи огромно разнообразие от живи форми, включително хората. И в наши дни (иронията на съдбата!) Човекът почти съсипа това, което го накара да се появи на Земята. Човечеството обаче имаше достатъчно интелигентност и здрав разум, за да спре навреме. Озоновият слой се превърна във фокуса на вниманието на всички. Стотици хиляди специалисти от цял свят са включени в изследването му и са изразходвани огромни материални ресурси. В резултат стана много по-ясно какви процеси се случват както в озоносферата, така и в цялата атмосфера.
Поглъщайки слънчевата ултравиолетова светлина, молекулите на озона се разрушават, образувайки кислородни атоми. Но озоновият слой не изчезва едновременно - установява се равновесие между количеството озон и кислородните атоми, а по-високото ниво на ултравиолетово лъчение съответства на по-ниска концентрация на озон. Това, по-специално, обяснява защо в тропиците, където интензивността на ултравиолетовата радиация е висока, има малко озон, а във високите ширини, където слънчевата радиация е слаба, има много.
Теоретично и практически е доказано, че в диапазона на дължината на вълната от 200-300 nm, решаващата роля за разпределението на слънчевата радиация по височината на земната атмосфера се играе от поглъщането й от озонови молекули, слой от които се простира от 10 -15 км до надморска височина над 50 км с най-висока концентрация на височина 20-25 км. Озонът изключително силно абсорбира ултравиолетовата светлина с дължина на вълната около 250 nm и вече на височина от 40 км остават само 10% от тази радиация, а всичко останало се абсорбира от горния слой. И до височини от 20-25 км радиацията в диапазона на дължината на вълната 255-266 nm, което е изключително опасно в биологично отношение, практически не достига. Следователно можете спокойно да забравите за него: интензивността му няма да се промени, дори ако озонът стане десет пъти по-малък.
Различни и многобройни експерименти показват, че лъчението в диапазона на дължината на вълната от 280-320 nm също е опасно. Именно тази радиация ще се увеличи с изчерпването на озоновия слой, което ще доведе до различни негативни последици.
По този начин (повтаряме отново), интензитетът на предадената слънчева радиация в диапазона на дължината на вълната от 200-300 nm на различни височини се определя напълно само от разпределението на озона в атмосферата.
Разпределението на стабилни молекули в атмосферата до височини от порядъка на 100 км се определя изключително от барометричния закон, според който налягането намалява експоненциално с височината. И тъй като молекулите на озона се раждат в самата атмосфера, тяхното надморско разпределение има тенденция да стане същото като това на въздуха (най-просто казано, много отдолу и малко отгоре). И в зависимост от живота на частиците, той по един или друг начин ще се приближи до барометричния.
Озонът в атмосферата се формира от механизма, предложен от изключителния английски геофизик С. Чапман преди седемдесет години. Същността на този механизъм е, че на височина 20–45 км молекулярният кислород се разлага на атоми под действието на слънчевата ултравиолетова радиация. Получените атоми бързо се прилепват към молекулите на кислорода, давайки молекули озон. Те се разпадат в резултат на реакция с кислородни атоми (произтичащи главно от фоторазграждането на озона), образувайки две кислородни молекули. Схемата на Чапман съществува непроменена до средата на 60-те години, когато се създава теорията за верижните процеси на разрушаване на озона с участието на съединения на водород, азотен оксид и халогениди (хлор-бром-йод), постъпващи в атмосферата главно от индустриални емисии. В основата на тези нови механизми обаче остана „Чапман“.