Зачем нужен озоновый слой?

В 1912 году французские физики Шарль Фабри и Анри Буиссон открыли существование озонового слоя. Учёные доказали, что в отдалённых слоях атмосферы сконцентрированы молекулы озона, которые задерживают короткие волны солнечного спектра и практически не пропускают на Землю ультрафиолетовое излучение.

Шарль Фабри
французский физик
(1867 — 1945)
Анри Буиссон
французский физик
(1873 — 1944)

Дальнейшее изучение соединений озона в атмосфере показало, что озоновый слой также удерживает и солнечное тепло, что позволяет сохранить на нашей планете пригодную для жизни температуру. Более того, соединения озон способен превращать некоторые вредные химические вещества (например, метан, оксиды азота) в безвредные для окружающей среды соединения.

Защитная функция озонового слоя
по силе сравнима с металлическим щитом

Хотя количество соединений озона в атмосфере относительно невелико, защитная функция так называемого «озонового слоя» по силе сравнима с металлическим щитом. Если бы озонового слоя не существовало, Земля подвергалась бы постоянной солнечной радиации и другим губительным воздействиям из космоса. Есть основания полагать, что без существования озонового слоя, на Земле так и не возникла бы жизнь в том виде, в котором мы наблюдаем её сейчас.

Как «работает» озоновый слой?

Соединения озона в атмосфере в большинстве сконцентрированы в стратосфере – на расстоянии от 10 до 50 км от Земли. Всего в атмосфере находится около трёх тысяч тонн молекул озона. В масштабах объёма всего атмосферного воздуха это совсем немного. Если собрать все молекулы озона вместе и равномерно распределить их вокруг Земли, толщина такого слоя будет всего 3—5 миллиметра. А если представить, что все молекулы озона можно сконцентрировать в одном месте, то мы получим газообразный шар диаметром всего 14 км. Для сравнения: такой шар, вмещающий весь атмосферный воздух, имел бы диаметр 2001 км.

Познакомиться с озоновым слоем «поближе» можно через просмотр наглядного видеоролика «Бесценный газ. Сколько озона в атмосфере?» (на белорусском языке).

Даже относительно небольшое количество озона в атмосфере творит чудеса. Кроме защиты нашей планеты от опасного солнечного излучения, озоновый слой делает Землю уникальной планетой, создавая так называемую температурную инверсию. Нормальным ходом температуры считается понижение температуры атмосферы с удалением от Земли: чем выше — тем холоднее. Однако озоновый слой создаёт барьер, который нарушает нормальный ход температуры. Там, где располагается озоновый слой, температура вдруг опять начинает повышаться.

разрушение озонового слоя Содержание озонового слоя в атмосфере и температурная инверсия

Температурная инверсия, создаваемая озоновым слоем, делит атмосферу на две части – тропосферу и всё, что выше. Благодаря этому разделению, в тропосфере могут формироваться погодные условия, пригодные для жизни. Другим планетам повезло меньше (ну, или больше) – там нет озонового слоя, а, следовательно, и температурной инверсии, которая бы создала пригодные условия для жизни человека.

Почему озон разрушается?

К 70-ым годам XXвека учёные всего мира стали замечать уменьшение коцентрации молекул озона в атмосфере. Этот факт занимал умы множества физиков и химиков по всему миру, учёные выдвигали самые разные гипотезы о причинах таких изменений. Решающим стало изучение химиками Франком Шервудом Роуландом и Марио Молиной воздействия хлорфторуглеродов (ХФУ) на атмосферу Земли. В 1973 году химики предположили, что молекулы хлора, которые появляются в резуальтате распада ХФУ под ультрафиолетовыми лучами, могут вызывать разрушение больших количество озона в атмосфере.

Одна молекула хлора способна разрушить до 200 тысяч молекул озона

Выводы американских учёных были подкреплены аналогичными работами учёных Пауля Джозефа Крутцена и Харольда Джонстоуна. С тех пор такая гипотеза о таком явлении, как разрушение озонового слоя, является общепринятой в научном мире.

Так выглядит схема разрушения молекулы озона под воздействием хлорфторуглерода. Под действием ультрафиолета высвобождается атомарный хлор, который разрушает связи внутри молекулы озона

Открытие Молины и Рауланда позволило не только объяснить процесс истончения озонового слоя, но и сделать важный вывод о том, что разрушение озонового слоя происходит под воздействием жизнедеятельности человека. Ведь основными “поставщиками” хлорфторуглерода в атмосферу являются фроены — те, вещества, которые используются для создания искусственного холода в наших холодильниках, кондиционерах и прочих бытовых и промышленных приборах. Опасные для озона вещества также содержатся в некоторых аэрозолях, огнетушителях, изоляционных плитах и растворителях.

Впоследствии в 1995 году учёным Молине, Роуланду и Крутцену была присуждена Нобелевская премия по химии за работу над проблемами разрушения озона.

Для того, чтобы уберечь озоновый слой от разрушения, экологи советуют придерживаться нескольких простых советов в быту.

  • Не разбирайте и не ремонтируйте самостоятельно старые холодильники — в окружающую среду могут попасть озоноразрушающие фреоны.
  • Сдавайте старые холодильники и кондиционеры на переработку.
  • Выбирайте технику (особенно холодильники и кондиционеры) без содержания озоноразрушающих веществ. Об этом должно быть указание на упаковке.
  • Выбирайте аэрозоли, которые безопасные для озонового слоя. Они обычно имеют маркировку «безвредно для озона», “ozone friendly”, “ozone free”.

Примеры “озонобезопасной” маркировки

Существуют ли озоновые дыры?

Как объясняет научный сотрудник Национального центра мониторинга озоносферы при Белорусском государственном университете, исследователь стратосферного озона в Антарктиде Илья Бручковский, в научном мире понятия «озоновая дыра» не существует, но есть «озоновая аномалия».

По сути, озоновые аномалии представляют собой участки очень низкого содержания озонового слоя в атмосфере. Так, если нормальное содержание озона в атмосфере составляет 300 единиц Добсона, то внутри озоновой аномалии наблюдается около 180 единиц. И действительно одна такая аномалия существует и находится над Антарктидой.

Динамика содержания озона в атмосфере в области озоновой аномалии над Антарктикой с 1957 по 2001 годы. Источник: commons.wikimedia.org

Природа озоновой аномалии остаётся до конца неизвестной: в научной среде существует множество гипотез, почему именно над Антарктидой озоновый слой «истончился» (в других участках атмосферы наблюдаются лишь непостоянные озоновые аномалии).

Однако большинство учёных придерживаются мнения о том, что вследствие атмосферного вихря в этих широтах, атмосфера с низкой концентрацией озона не может перемешаться с теми участками атмосферы, где концентрация озона высокая или нормальная – в результате образуется устойчивый участок с недостаточным содержанием озона. Это и есть постоянная озоновая «дыра», о которой многие из нас слышали.

Есть ли озоновые дыры над Беларусью?

Над Беларусью периодически случаются временные озоновые аномалии. Если внутри известной озоновой аномалии над Антарктидой наблюдается концентрация озона на уровне 180 единиц Добсона (при норме в 300 единиц), в Беларуси снижение плотности озонового слоя доходит до 260–280 единиц.

Продолжительность таких локальных образований с дефицитом озона, которые проходят над Беларусью, в среднем колеблется от двух до трех суток. Эти образования достаточно велики и, как правило, захватывают сразу всю Беларусь. Значит, нельзя сказать, что в одно и то же время над Гомелем озоновая дыра есть, а над Минском – нет.

В Минске при Белорусском государственном университете работает Центр мониторинга озоносферы, который целенаправленно занимается изучением концентрации озона в атмосфере над Европой и, в частности, над Беларусью.

Если озоновые аномалии случаются в Беларуси зимой или поздней осенью, никаких поводов для беспокойства у населения быть не должно. В это время небо покрыто достаточно плотной облачностью: путь, который проходит солнечное излучение, достаточно длинный, поэтому основное количество вредного ультрафиолетового излучения задерживается атмосферой. Однако если такая «дыра» образовалась весной, в летние месяцы, то солнце становится опасным для тех людей, которые находятся на открытом воздухе. Например, для тех, кто принимает солнечные ванны или работает на улице. Лучше всего в такие дни прикрыть тело одеждой, голову — широкополой шляпой, глаза — качественными солнечными очками.

Особенно нужно беречь детей: не оставляйте их под прямыми солнечными лучами. Если есть сильная необходимость, ограничьте время их пребывания на солнце периодом до 11 часов или после 16 часов. Взрослым можно немного расширить этот временной диапазон.

Чем опасно разрушение озонового слоя?

Снижение концентрации озона в атмосфере ведёт к прямому воздействию солнечной радиации на все живые организмы. В местах, где озоновый слой “истончился”, наблюдается угнетание роста растений, увеличение частоты специфических заболеваний животных и людей. Некоторые учёные также указывают на связь между разрушением озонового слоя с изменением климата.

Самые опасные последствия разрушения озона для человека – это различные заболевания кожи и глаз, в том числе онкологические. Считается, что такие заболевания как катаракта, а также рак и меланома кожи, вызваны, как правило, незащищённым солнечным облучением человека.

Увеличение площади озоновой дыры на один процент вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 3– 6 процентов

Самый «легкий» вред для здоровья – это солнечные ожоги. Однако важно понимать, что степень вредного воздействия УФ-излучения зависит не только от уровня облучения, но и от особенностей организма человека и типа кожи. Например, наиболее подвержены вредного воздействию УФ-излучения люди со светлой кожей, с русыми и рыжими волосами, с голубыми и серыми глазами, веснушчатые. Их организм вырабатывает меньше меланина, который способен защищать от воздействия ультрафиолета.

Риск получения солнечных ожогов и рака кожи в зависимости от типа кожи

Люди со смуглой кожей, черными волосами, темными глазами – в более выгодном положении в данной ситуации, как правило, они получают красивый бронзовый загар, практически никогда не обгорают.

Необходимо помнить, что содержание озона в атмосфере постоянно колеблется, что значительно повышает риск опасного солнечного облучения нашего организма. На всякий случай, лучше перестраховаться и самому защитить себя от солнца, следуя этим простым правилам.

  • Старайтесь долго не находится на открытом солнце, особенно летом. Самое опасное время – с 11.00 до 15.00 часов.
  • Летом пользуйтесь солнцезащитным кремом с высокой защитой.
  • Если вы оказались под ярким солнцем, обязательно покройте голову и открытые участки тела.
  • Носите качественные солнцезащитные очки. Лучше выбирать очки из стекла, которые являются естественным УФ-фильтром. На пластиковых очках должна быть маркировка «UVB»или «UVA-Protection».