Тепловой экран озона
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Озонный пояс не только защищает нашу планету от жестких космических излучений, но и служит экраном, задерживающим тепловое излучение Земли. Учеными создана модель, на которой исследователи наблюдают за жизнью озонного «щита» планеты.
Озонный пояс — тонкий слой озона в стратосфере — предохраняет нашу планету от жесткого ультрафиолетового излучения. Но за последнее время, как показывают исследования, околоземный пояс-щит заметно поредел. В верхних слоях атмосферы его разрушают даже солнечные лучи, но кроме того, озон вступает в соединения с различными химическими веществами, доставляемыми воздушными потоками с поверхности Земли…
До последнего времени считалось, что воздушные потоки, циркулирующие в тропосфере, простирающейся на высоту до 12 километров от поверхности Земли, а также стратосферы, достигающей 45-километровой отметки, не пересекаются. Исследователи с достаточно высокой степенью достоверности определили, что на самом деле четкой границы между этими зонами нет. Оказывается, воздушные потоки, словно аэродинамические насосы, доставляют в стратосферу окислы азота, фтор, хлор и множество других веществ, разрушающих озонный щит. Немногим менее вредны и газы, выбрасываемые сверхзвуковыми самолетами и ракетами. Постоянно возрастающее применение азотных удобрений, как оказалось, также отражается на «здоровье» озонного пояса не менее пагубно.
Многие из этих веществ, измельченных до аэрозолей, выносятся потоками воздуха навстречу прекрасному окислителю — озону, в результате чего образуются новые химические соединения, связывающие трехатомарный кислород. Специальная комиссия ЮНЕП при ООН изучила возрастающую угрозу и пришла к малоутешительному выводу: если выброс химических веществ — фреонов и прочих химикатов — будет сохранен то в будущем содержание озона в атмосфере сократится примерно на 15 процентов. Это значит, что интенсивность ультрафиолетового излучения, доходящего до поверхности Земли, возрастет вдвое.
Как отразится смещение озонного равновесия на земной фауне и флоре, а в конечном счете, на самочувствии человека — вопрос пока не решенный. Хотя кое-что уже прорисовывается. Так, например, незначительное увеличение интенсивности ультрафиолета над территорией Канады стимулировало повышение урожайности пшеницы. В южных странах, наоборот, подобное явление вызвало уменьшение урожайности. Кто знает, быть может, в будущем над огромными пшеничными полями искусственно создадут «окна» в озонном поясе, чтобы проникший сквозь них ультрафиолет повысил урожайность?
Чтобы точнее предвидеть поведение озонного пояса, была разработана математическая модель, объясняющая движение воздушных потоков, как в приземном слое, так и в стратосфере. Довольно точно определена и зависимость мощности озонного слоя от множества условий. В их числе — мутность атмосферы, содержание вредных аэрозолей, температура, барометрическое давление, активность Солнца и многое другое. В недалеком будущем весьма серьезную помощь в этом деле могут оказать специализированные спутники Земли, снабженные соответствующей аппаратурой. Модель поможет точнее определять появление «окон» (мест, где мало озона), прогнозировать поведение озонного стража планеты. А это ведь очень важно для здоровья биосферы.
Уже сейчас работа с моделью принесла первые результаты. Оказалось, что озон не только защищает планету от излучения, но и сохраняет ее тепловой баланс. Озон, образовавшийся у поверхности Земли, поднимается навстречу озонному поясу и переносит значительное количество тепла.
Кроме того, исследователи предполагают, что озонный пояс в стратосфере служит и тепловым экраном — от него отражается тепловое излучение, идущее от поверхности планеты. С этим явлением связано и свечение ночного неба (озон под действием инфракрасных лучей мерцает). Так озон взял на себя еще одну роль — роль парниковой пленки, помогающей сохранить тепло Земли. Тем более внимательно надо охранять такую пленку от повреждений.
Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка
При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.