Озоновый слой

История открытия озонового слоя

Открывателями озонового  слоя были французские физики Шарль Фабри и Анри Буиссон. В 1912 году им удалось с помощью спектроскопических измерений ультрафиолетового излучения доказать существование озона в отдалённых от Земли слоях атмосферы.

Местонахождение

Озоновый слой или  озон стратосферы – высокая концентрация молекул озона на высоте 30-50 км (в стратосфере). В озоновом слое находится почти 90 % от всего мирового озона, и максимальное количество молекул озона в этом регионе составляет примерно 12 000 молекул озона на каждые 1 000 000 000 молекул воздуха (в т.ч., кислорода и азота).

Функции

Главная функция озонового  слоя – абсорбирование ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца, и таким  образом – защита Земли (в т.ч., людей, животных и растительности) от его вредного воздействия. Однако озон считается и важным ликвидатором загрязнения атмосферы, т.е. его атомы привязывают находящиеся в атмосфере вредные химические вещества (например, метан, оксиды азота, углекислый моноксид и др.) и при взаимодействии в химических реакциях с ними обеспечивает образование новых, невредных для среды соединений.

Образование

Озоновый слой образуется по воздействием солнечных лучей. Солнечное ультрафиолетовое (UV) излучение в стратосфере расщепляет молекулу кислорода (O₂), освобождая два атома кислорода (О + О), что позднее, при соединении с другими молекулами кислорода, образует молекулу озона (O +O₂ =O₃).

Количество озона, наличествующее в стратосфере, уравновешивается главным  образом химическими реакциями  разрушения озона, в основе которых  находится способность различных  химических веществ связать какую-либо из молекул озона с тремя атомами кислорода. Однако часть молекул стратосферического озона может и передвигаться по более низким слоям атмосферы и таким образом увеличивать концентрацию т.н.приземного озона (особенно, в сравнительно незагрязненных регионах Земли).

Измерение

«Толщина» озонового слоя измеряется в прямых измерениях и  удаленных измерениях. Во время прямых измерений озона необходимо закачать воздух прямо в измерительный  прибор, в свою очередь с помощью  удаленных измерений озон определяется на больших расстояниях от измерительного прибора, основываясь главным образом  на способность озона абсорбировать  ультрафиолетовое излучение (УФ).

Один из видов удаленных  измерений – измерение «толщины»  озонового слоя в вертикальной колонне, просматриваемой от Земли наверх. Таким образом, «толщина» озонового  слоя измеряется искусственным спутником  Земли Национальной администрации аэронавтики и космоса (NASA) и Центра космических полетов им. Годдарда (GSFC) «TOMS» (спектрометр для сплошного картирования озонового слоя).

Единица измерения, в которой  выражается «толщина» озонового  слоя, это единица Добсона или DU. 100 DU = 1 мм (100 единиц Добсона указывают на то, что толщина молекулярного слоя составляет 1 мм).

«Толщина» в мире

Нормальная толщина озонового  слоя составляет ок. 3 мм (300 DU), однако благодаря процессам образования и разрушения озонового слоя, а также ветрам, в зависимости от времени года и географических координат его толщина в мире значительно варьируется. Постоянно тонкий озоновый слой – в поясе тропиков, однако зимой и весной резкое уменьшение количества молекул озона наблюдается и в арктических областях Земли. 

«Толщина» над Латвией

Средняя «толщина» озонового  слоя над Латвией в течение  года является нормальным (свыше 300 DU), однако в течение года она колеблется примерно от 200 до 500 DU. Учитывая геологические координаты и климатические условия Латвии, «самый тонкий» озоновый слой над Латвией наблюдается осенью и зимой (от 200 до 270 DU), а «самый толстый» - весной и летом (от 300 до 500 DU).

Анализируя данные о толщине  озонового слоя над Ригой в  период времени с 1996 по 2005 год, специалисты Факультета физики и математики Латвийского Университета открыли, что «толщина» озонового слоя постепенно уменьшилась – в 1996 году средняя «толщина» озонового слоя над Ригой составляла примерно 340 DU, а в 2004 году – 330 DU.

Причины ослабления озонового щита.

 Озоновый слой защищает  жизнь на Земле от вредного  ультрафиолетового излучения Солнца. Обнаружено, что в течение многих  лет озоновый слой претерпевает  небольшое, но постоянное ослабление  над некоторыми районами Земного  шара, включая густо населенные районы в средних широтах Северного полушария. Над Антарктикой обнаружена обширная "озоновая дыра". Разрушение озона происходит из-за воздействия ультрафиолетовой радиации, космических лучей, некоторых газов: соединений азота, хлора и брома, фторхлоруглеродов (фреонов). Деятельность человека, приводящая к разрушению озонового слоя, вызывает наибольшую тревогу. Поэтому многие страны подписали международное соглашение, предусматривающее сокращение производства озоно-разрушающих веществ. Однако озоновый слой разрушает также реактивная авиация и некоторые пуски космических ракет. Предполагается множество причин ослабления озонового щита. Во-первых, – это запуски космических ракет. Сгорающее топливо «выжигает» в озоновом слое большие дыры. Во-вторых, самолеты. Особенно, летящие на высотах в 12-15 км. Выбрасываемый ими пар и другие вещества разрушают озон. В- третьих – окислы азота. Их выбрасывают те же самолеты, но больше всего их выделяется с поверхности почвы, особенно при разложении азотных удобрений. В – четвертых, это хлор и его соединения с кислородом. Огромное количество (до 700 тысяч тонн) этого газа поступает в атмосферу, прежде всего от разложения фреонов. Фреоны – это не вступающие у поверхности Земли ни в какие химические реакции газы, кипящие при комнатной температуре, а потому резко увеличивающие свой объем, что делает их хорошими распылителями.

Югославская война, авиация  НАТО делала по 400-500 самолето-вылетов ежедневно. Это гигантская концентрация авиации на сравнительно малой площади.

Выбросы авиации, азотосодержащие  взрывчатые вещества, пожары создают  химические соединения, способные разрушать  озоновый слой. Эти соединения способны накапливаться в атмосфере и  воздействовать на озоновый слой в  течение длительного времени.