Де знаходиться озоновий шар? Що таке озоновий шар і чому його руйнування шкідливо?

Озоносфера - шар атмосфери нашої планети, що затримує найбільш жорстку частину ультрафіолетового спектра. Деякі види сонячних променів згубно діють на живі організми. Періодично озоносфера стоншується, в ній з`являються проломи різної величини. Через виниклі отвори на поверхню Землі можуть вільно проникати небезпечні промені. Де знаходиться озоновий шар? Що можна зробити для його збереження? Обговоренню цих проблем географії та екології Землі присвячена пропонована стаття.

Що таке озон?

Кисень на Землі існує у вигляді двох простих газоподібних сполук, входить до складу води і дуже велика кількість інших поширених неорганічних і органічних речовин (силікатів, карбонатів, сульфатів, білків, вуглеводів, жирів). Одне з більш відомих аллотропних видозмін елемента - проста речовина кисень, його формула - Про₂. Друга модифікація атомів - О (озон). Формула цієї речовини - О₃. Трьохатомні молекули утворюються при надлишку енергії, наприклад, в результаті грозових розрядів в природі. Далі ми з`ясуємо, що таке озоновий шар Землі, чому його товщина постійно змінюється.

Озон при звичайних умовах - газ синього кольору, що володіє різким, специфічним ароматом. Молекулярна вага речовини становить 48 (для порівняння - Mr_(Пов.) = 29). Запах озону нагадує про грозу, адже після цього природного явища молекул Про₃ в повітрі стає більше. Концентрація збільшується не тільки там, де знаходиться озоновий шар, але і близько до поверхні Землі. Це хімічно активна речовина є токсичним для живих організмів, але швидко дисоціює (розпадається). У лабораторії та промисловості створені спеціальні прилади - озонатори - для пропускання електричних розрядів через повітря або кисень.

Що таке озоновий шар?

Молекули Про₃ володіють високою хімічною та біологічною активністю. Приєднання третього атома до двоатомної кисню супроводжується підвищенням запасу енергії і нестабільністю з`єднання. Озон легко розпадається на молекулярний кисень і активну частку, яка енергійно окисляє інші речовини і вбиває мікроорганізми. Але частіше питання, пов`язані з пахне з`єднанням, стосуються його скупчення в атмосфері над Землею. Що таке озоновий шар і чому його руйнування шкідливо?

Безпосередньо біля поверхні нашої планети завжди присутня деяка кількість молекул Про₃, але з висотою концентрація сполуки зростає. Освіта цієї речовини відбувається в стратосфері завдяки ультрафіолетового випромінювання Сонця, що несе великий запас енергії.

Озоносфера

Існує область простору над Землею, де озону набагато більше, ніж у поверхні. Але в цілому оболонка, що складається з молекул Про₃, - тонка і переривчаста. Де знаходиться озоновий шар Землі або озоносфера нашої планети? Непостійність товщини цього екрану не раз приводило в замішання дослідників.

В атмосфері Землі завжди присутня деяка кількість озону, спостерігаються значні коливання його концентрації з висотою і по роках. Розберемося в цих проблемах після того, як з`ясуємо точне розташування захисного екрана з молекул Про₃.

Де знаходиться озоновий шар Землі?

Помітне підвищення вмісту молекул озону починається на відстані 10 км і зберігається до 50 км над Землею. Але то кількість речовини, яка є в тропосфері, - це ще не екран. У міру віддалення від земної поверхні зростає щільність озону. Максимальні значення припадають на стратосферу, її область на висоті від 20 до 25 км. Тут молекул Про₃ міститься в 10 разів більше, ніж у поверхні Землі.

Але чому товщина, цілісність шару озону викликає занепокоєння вчених і простих людей? Бум щодо стану захисного екрана вибухнув в минулому столітті. Дослідники виявили, що озоновий шар атмосфери над Антарктидою став тоншим. Була встановлена основна причина явища - дисоціація молекул Про₃. Руйнування відбувається в результаті спільного впливу ряду факторів, провідним серед них вважається антропогенний, пов`язаний з діяльністю людства.

Озонові діри

В останні 30-40 років вчені відзначають появу проломів в захисному екрані над поверхнею Землі. Тривогу наукового співтовариства викликали повідомлення про те, що озоновий шар - щит Землі - інтенсивно деградує. Всі ЗМІ в середині 1980 років надрукували повідомлення про «дірі» над Антарктидою. Дослідники звернули увагу, що ця пролом в шарі озону збільшується у весняний період. Основною причиною зростання ушкодження були названі штучні і синтетичні речовини - хлорфторвуглеці. Найбільш поширені групи цих сполук - фреони або хладоген. Відомо більше 40 речовин, що відносяться до цієї групи. Вони надходять з багатьох джерел, тому що області застосування включають в себе харчову, хімічну, парфумерну та інші галузі.

До складу фреонів, крім вуглецю і водню, входять галогени: фтор, хлор, іноді бром. Велика кількість подібних речовин використовується як хладогент в холодильниках, кондиціонерах. Самі по собі фреони стійкі, але при високих температурах і в присутності активних хімічних агентів вступають в реакції окислення. Серед продуктів реакції можуть бути сполуки, токсичні для живих організмів.

Фреони і озоновий екран

Хлорфторвуглеці взаємодіють з молекулами О3 і руйнують захисний шар над поверхнею Землі. Спочатку витончення озоносфери прийняли за природне коливання її товщини, що відбувається постійно. Але з часом отвори, подібні «дірі» над Антарктидою, були помічені по всій Північній півкулі. Кількість таких проломів збільшилася з часу першого спостереження, але за розмірами вони менші, ніж над крижаним материком.

Спочатку вчені сумнівалися, що саме фреони викликають процес руйнування озону. Це речовини з великою молекулярною масою. Як вони можуть досягти стратосфери, де знаходиться озоновий шар, якщо набагато важче кисню, азоту та вуглекислого газу? Спостереження за висхідними потоками в атмосфері під час грози, а також проведені експерименти довели можливість проникнення різних частинок з повітрям на висоту 10-20 км над Землею, де знаходиться межа тропосфери і стратосфери.

Різноманіття руйнівників озону

У зону озонового екрану також надходять оксиди азоту, що виникають в результаті згоряння палива в двигунах надзвукових літаків і різних типів космічних апаратів. Доповнюють список речовин, від яких руйнуються атмосфера, озоновий шар, викиди земних вулканів. Інший раз потоки газів і пилу досягають висоти 10-15 кілометрів і розносяться на сотні тисяч кілометрів.

Смог над великими промисловими центрами і мегаполісами теж вносить свою лепту в дисоціацію молекул Про₃ в атмосфері. Причиною збільшення розмірів озонових дір також вважається зростання концентрацій так званих парникових газів в атмосфері, де знаходиться озоновий шар. Таким чином, глобальна екологічна проблема кліматичних змін безпосередньо пов`язана з питаннями з приводу руйнування озону. Справа в тому, що парникові гази містять речовини, що вступають в реакцію з молекулами Про₃. Озон дисоціює, атом кисню викликає окислення інших елементів.

Небезпека втрати озонового щита

Чи були проломи в озоносфері до польотів в космос, появи фреонів та інших забруднювачів атмосфери? Перелічені питання є дискусійними, але висновок напрошується один: озоновий шар атмосфери необхідно вивчати і зберігати від руйнування. Наша планета без екрану з молекул Про₃ позбавляється свого захисту від жорстких космічних променів певної довжини, що поглинаються шаром активної речовини. Якщо озоновий екран тонкий або відсутній, то основні життєві процеси на Землі наражаються на небезпеку. Надмірне ультрафіолетове випромінювання підвищує ризик мутацій у клітинах живих організмів.

Охорона озонового шару

Відсутність даних про товщину захисного екрана в минулі сторіччя і тисячоліття ускладнює прогнози. Що станеться, якщо озоносфера зруйнується повністю? Кілька десятиліть медики відзначають зростання числа людей, уражених раком шкіри. Це одне з захворювань, до якого приводить надмірне ультрафіолетове опромінення.

У 1987 році кілька країн приєдналися до Монреальського протоколу, який передбачав скорочення і повна заборона на виробництво хлорфторуглеродов. Це була тільки один із заходів, які допоможуть зберегти озоновий шар - ультрафіолетовий щит Землі. Але фреони і раніше виробляються промисловістю і надходять в атмосферу. Проте дотримання Монреальського протоколу призвело до скорочення озонових дір.

Що може зробити кожен для збереження озоносфери?

Дослідники припускають, що на повне відновлення захисного екрана буде потрібно ще кілька десятиліть. Це в тому випадку, якщо припиниться його інтенсивне руйнування, що викликає чимало сумнівів. Парникові гази продовжують надходити в атмосферу, виробляються запуски ракет та інших космічних апаратів, зростає парк повітряних суден в різних країнах. Це означає, що вченим ще належить розробити ефективні шляхи охорони озонового щита від руйнування.

На побутовому рівні кожна людина теж може внести свій вклад. Озон менше буде піддаватися розкладанню, якщо повітря стане чистішим, буде менше містити пилу, сажі, токсичних вихлопів автотранспорту. Для охорони тонкої озоносфери необхідно припинити спалювання відходів, налагодити повсюдно їх безпечну утилізацію. Транспорт потрібно переводити на більш екологічно чисті види палива, повсюдно економити різні види енергоресурсів.