Ozonosfera to warstwa atmosfery naszej planety, która opóźnia najbardziej sztywną część widma ultrafioletowego. Niektóre rodzaje światła słonecznego są szkodliwe dla organizmów żywych. Okresowo ozonosfera staje się cieńsza; pojawiają się w niej luki o różnych rozmiarach. Niebezpieczne promienie mogą swobodnie przenikać przez otwory na powierzchni Ziemi. Gdzie znajduje się warstwa ozonowa? Co można zrobić, aby go zapisać? Proponowany artykuł poświęcony jest omówieniu tych problemów geografii i ekologii Ziemi.
Co to jest ozon?
Tlen na Ziemi występuje w postaci dwóch prostych związków gazowych, jest częścią wody i bardzo dużą liczbą innych powszechnych substancji nieorganicznych i organicznych (krzemiany, węglany, siarczany, białka, węglowodany, tłuszcze). Jedną z bardziej znanych modyfikacji alotropowych pierwiastka jest prosta substancja tlenowa, której wzór to O 2. Druga modyfikacja atomów to O (ozon). Wzór tej substancji to O 3. Cząsteczki triatomowe powstają z nadmiarem energii, na przykład w wyniku wyładowań atmosferycznych w przyrodzie. Następnie dowiemy się, czym jest warstwa ozonowa Ziemi, dlaczego jej grubość ciągle się zmienia.
W normalnych warunkach ozon jest niebieskim gazem o ostrym, specyficznym aromacie. Masa cząsteczkowa substancji wynosi 48 (dla porównania Mr (powietrze) = 29). Zapach ozonu przypomina burzę, ponieważ po tym naturalnym zjawisku cząsteczki O 3 w powietrzu stają się większe. Stężenie wzrasta nie tylko tam, gdzie znajduje się warstwa ozonowa, ale także blisko powierzchni Ziemi. Ta chemicznie czynna substancja jest toksyczna dla żywych organizmów, ale szybko dysocjuje (rozkłada się). W laboratorium i przemyśle stworzono specjalne urządzenia - ozonizatory - do przepuszczania wyładowań elektrycznych przez powietrze lub tlen.
Co to jest warstwa ozonowa?
Cząsteczki O 3 mają wysoką aktywność chemiczną i biologiczną. Przyłączeniu trzeciego atomu do tlenu dwuatomowego towarzyszy wzrost rezerwy energii i niestabilność związku. Ozon łatwo rozkłada się na tlen cząsteczkowy i cząsteczkę aktywną, która energicznie utlenia inne substancje i zabija mikroorganizmy. Częściej jednak problemy związane z zapachem związku dotyczą jego akumulacji w atmosferze nad ziemią. Co to jest warstwa ozonowa i dlaczego jej zniszczenie jest szkodliwe?
Bezpośrednio na powierzchni naszej planety zawsze znajduje się pewna liczba cząsteczek O3, ale stężenie związku wzrasta wraz z wysokością. Tworzenie się tej substancji zachodzi w stratosferze z powodu promieniowania ultrafioletowego Słońca, które przenosi duży zapas energii.
Ozonosfera
Nad Ziemią jest przestrzeń kosmiczna, w której ozon jest znacznie większy niż w pobliżu powierzchni. Ale ogólnie powłoka składająca się z cząsteczek O 3 jest cienka i nieciągła. Gdzie jest warstwa ozonowa Ziemi lub ozonosfera naszej planety? Niespójność w grubości tego ekranu wielokrotnie myli badaczy.
Pewna ilość ozonu jest zawsze obecna w atmosferze ziemskiej; znaczne wahania jej stężenia obserwuje się wraz z wysokością i na przestrzeni lat. Poradzimy sobie z tymi problemami po ustaleniu dokładnej lokalizacji osłony ochronnej wykonanej z cząsteczek O 3.
Gdzie jest warstwa ozonowa Ziemi?
Zauważalny wzrost zawartości cząsteczek ozonu rozpoczyna się w odległości 10 km i utrzymuje się do 50 km nad Ziemią. Ale ilość materii w troposferze nie jest jeszcze ekranem. W miarę oddalania się od powierzchni ziemi wzrasta gęstość ozonu. Maksymalne wartości spadają na stratosferę, jej obszar na wysokości od 20 do 25 km. Tutaj cząsteczki O 3 są zawarte 10 razy więcej niż na powierzchni Ziemi.
Ale dlaczego grubość, integralność warstwy ozonowej powoduje niepokój naukowców i zwykłych ludzi? Boom nad stanem tarczy ochronnej wybuchł w ubiegłym wieku. Naukowcy odkryli, że warstwa ozonowa atmosfery nad Antarktydą stała się cieńsza. Ustalono główną przyczynę tego zjawiska - dysocjację cząsteczek O 3. Zniszczenie następuje w wyniku połączonego wpływu wielu czynników, a wiodącą wśród nich uważa się za antropogeniczną, związaną z działalnością ludzkości.
Dziury ozonowe
W ciągu ostatnich 30–40 lat naukowcy zauważyli pojawienie się szczelin w tarczy ochronnej nad powierzchnią Ziemi. Społeczność naukowa była zaniepokojona doniesieniami, że warstwa ozonowa - tarcza ziemska - aktywnie się degraduje. Wszystkie media w połowie lat 80. opublikowały doniesienia o „dziurze” nad Antarktydą. Naukowcy zauważyli, że ta luka w warstwie ozonowej zwiększa się wiosną. Główną przyczyną wzrostu szkód były sztuczne i syntetyczne substancje - chlorofluorowęglowodory. Najczęstszymi grupami tych związków są freony lub chladogeny. Znanych jest ponad 40 substancji należących do tej grupy. Pochodzą z wielu źródeł, ponieważ aplikacje obejmują przemysł spożywczy, chemiczny, perfumeryjny i inne branże.
Skład freonów, oprócz węgla i wodoru, obejmuje halogeny: fluor, chlor, czasem brom. Duża liczba takich substancji jest stosowana jako czynniki chłodnicze w lodówkach, klimatyzatorach. Same freony są stabilne, ale w wysokich temperaturach iw obecności aktywnych środków chemicznych wchodzą w reakcje utleniania. Wśród produktów reakcji mogą znajdować się związki toksyczne dla organizmów żywych.
Freony i ekran ozonowy
Chlorofluorowęglowodory oddziałują z cząsteczkami O3 i niszczą warstwę ochronną nad powierzchnią Ziemi. Początkowo przerzedzanie ozonosfery było traktowane jako naturalna fluktuacja jej grubości, co ma miejsce stale. Z biegiem czasu na półkuli północnej pojawiły się dziury jak „dziura” nad Antarktydą. Liczba takich luk wzrosła od pierwszej obserwacji, ale są one mniejsze niż na kontynencie lodowym.
Początkowo naukowcy wątpili, że niszczenie ozonu spowodowało freony. Są to substancje o dużej masie cząsteczkowej. Jak mogą dotrzeć do stratosfery, w której znajduje się warstwa ozonowa, jeśli jest znacznie cięższa niż tlen, azot i dwutlenek węgla? Obserwacje rosnących przepływów w atmosferze podczas burzy, a także przeprowadzone eksperymenty wykazały, że istnieje możliwość penetracji różnych cząstek powietrzem na wysokość 10–20 km nad Ziemią, gdzie znajduje się granica troposfery i stratosfery.
Różnorodność niszczycieli ozonu
Tlenki azotu powstające w wyniku spalania paliwa w silnikach samolotów naddźwiękowych i różnych typów statków kosmicznych również wchodzą w strefę ekranu ozonowego. Uzupełniają listę substancji, z których niszczona jest atmosfera, warstwa ozonowa i emisje wulkanów lądowych. Czasami przepływy gazu i pyłu osiągają wysokość 10-15 kilometrów i rozprzestrzeniają setki tysięcy kilometrów.
Smog nad dużymi ośrodkami przemysłowymi i megamiastami również przyczynia się do dysocjacji cząsteczek O 3 w atmosferze. Przyczyną wzrostu wielkości dziur ozonowych jest również wzrost stężenia tak zwanych gazów cieplarnianych w atmosferze, w której znajduje się warstwa ozonowa. Tak więc globalny problem zmian klimatu związany z ochroną środowiska jest bezpośrednio związany z pytaniami dotyczącymi zubożenia warstwy ozonowej. Faktem jest, że gazy cieplarniane zawierają substancje, które reagują z cząsteczkami O 3. Ozon dysocjuje, atom tlenu powoduje utlenianie innych pierwiastków.
Niebezpieczeństwo utraty osłony ozonowej
Czy były luki w ozonosferze przed lotem w kosmos, pojawienie się freonów i innych zanieczyszczeń atmosferycznych? Wymienione kwestie są dyskusyjne, ale jeden wniosek jest oczywisty: warstwa ozonowa atmosfery musi zostać zbadana i zachowana przed zniszczeniem. Nasza planeta bez ekranu cząsteczek O 3 traci ochronę przed twardymi promieniami kosmicznymi o określonej długości pochłoniętymi przez warstwę substancji czynnej. Jeśli ekran ozonu jest cienki lub nieobecny, podstawowe procesy życiowe na Ziemi są zagrożone. Nadmierne promieniowanie ultrafioletowe zwiększa ryzyko mutacji w komórkach żywych organizmów.
Ochrona warstwy ozonowej
Brak danych o grubości tarczy ochronnej w minionych stuleciach i tysiącleciach utrudnia prognozy. Co się stanie, jeśli ozonosfera całkowicie się zapadnie? Od kilkudziesięciu lat lekarze odnotowują wzrost liczby osób dotkniętych rakiem skóry. Jest to jedna z chorób powodujących nadmierne promieniowanie ultrafioletowe.
W 1987 r. Kilka krajów przystąpiło do protokołu montrealskiego, który przewidywał redukcję i całkowity zakaz produkcji chlorofluorowęglowodorów. To był tylko jeden ze środków, które pomogą zachować warstwę ozonową - tarcza ultrafioletowa Ziemi. Ale freony są nadal wytwarzane przez przemysł i wchodzą w atmosferę. Jednak zgodność z protokołem montrealskim doprowadziła do zmniejszenia dziur ozonowych.
