Тепловий екран озону
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Озонний пояс не тільки захищає нашу планету від жорстких космічних випромінювань, але і служить екраном, що затримує теплове випромінювання Землі. Вченими створена модель, на якій дослідники спостерігають за життям озонового «щита» планети.
Озонний пояс – тонкий шар озону в стратосфері – оберігає нашу планету від жорсткого ультрафіолетового випромінювання. Але за останній час, як показують дослідження, навколоземний пояс-щит помітно порідшав. У верхніх шарах атмосфери його руйнують навіть сонячні промені, але крім того, озон вступає в з’єднання з різними хімічними речовинами, що доставляються повітряними потоками з поверхні Землі…
До останнього часу вважалося, що повітряні потоки, що циркулюють в тропосфері, що тягнуться на висоту до 12 кілометрів від поверхні Землі, а також стратосфери, що досягає 45-кілометрової позначки, не перетинаються. Дослідники з досить високим ступенем достовірності визначили, що насправді чіткої межі між цими зонами немає. Виявляється, повітряні потоки, немов аеродинамічні насоси, доставляють в стратосферу оксиди азоту, фтор, хлор і безліч інших речовин, що руйнують озоновий щит. Трохи менш шкідливі і гази, що викидаються надзвуковими літаками і ракетами. Постійно зростаюче застосування азотних добрив, як виявилося, також відбивається на «здоров’ї» озонового пояса не менш згубно.
Багато з цих речовин, подрібнених до аерозолів, виносяться потоками повітря назустріч прекрасному окислювачу – озону, в результаті чого утворюються нові хімічні сполуки, що зв’язують трьох-атомарний кисень. Спеціальна комісія ЮНЕП при ООН вивчила зростаючу загрозу і прийшла до маловтішного висновку: якщо викид хімічних речовин – фреонів та інших хімікатів – буде збережений то в майбутньому вміст озону в атмосфері скоротиться приблизно на 15 відсотків. Це означає, що інтенсивність ультрафіолетового випромінювання, що доходить до поверхні Землі, зросте вдвічі.
Як відіб’ється зміщення озонової рівноваги на земній фауні і флорі, а в кінцевому рахунку, на самопочутті людини – питання поки не вирішене. Хоча дещо вже промальовується. Так, наприклад, незначне збільшення інтенсивності ультрафіолету над територією Канади стимулювало підвищення врожайності пшениці. У південних країнах, навпаки, подібне явище викликало зменшення врожайності. Хто знає, можливо, в майбутньому над величезними пшеничними полями штучно створять «вікна» в озоновому поясі, щоб ультрафіолет, який проник крізь них підвищив урожайність?
Щоб точніше передбачити поведінку озонового пояса, була розроблена математична модель, що пояснює рух повітряних потоків, як в приземному шарі, так і в стратосфері. Досить точно визначена і залежність потужності озонового шару від безлічі умов. У їх числі – каламутність атмосфери, вміст шкідливих аерозолів, температура, барометричний тиск, активність Сонця і багато іншого. В недалекому майбутньому дуже серйозну допомогу в цій справі можуть надати спеціалізовані супутники Землі, забезпечені відповідною апаратурою. Модель допоможе точніше визначати появу «вікон» (місць, де мало озону), прогнозувати поведінку озонового охоронця планети. А це ж дуже важливо для здоров’я біосфери.
Вже зараз робота з моделлю принесла перші результати. Виявилося, що озон не тільки захищає планету від випромінювання, але і зберігає її тепловий баланс. Озон, що утворився біля поверхні Землі, піднімається назустріч озонному поясу і переносить значну кількість тепла.
Крім того, дослідники припускають, що озоновий пояс в стратосфері служить і тепловим екраном – від нього відбивається теплове випромінювання, що йде від поверхні планети. З цим явищем пов’язано і світіння нічного неба (озон під дією інфрачервоних променів мерехтить). Так озон взяв на себе ще одну роль – роль парникової плівки, що допомагає зберегти тепло Землі. Тим більше уважно треба охороняти таку плівку від пошкоджень.
Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка
При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв'язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту pavelchaika1983@gmail.com або у Фейсбук.