четвъртък, 17 април 2008 г.

Озонов слой

Озоновият слой е онази част от атмосферата на Земята, която съдържа относително голяма концентрация на озон (О3). "Относително високи", защото реалното съдържание на озон е няколко милионни части - но това е по-висока концентрация от тази в другите части на атмосферата. Озоновият слой е известен най-вече със свойството си да поглъща по-голямата част от ултравиолетовите лъчи, попадащи над Земята.

Озоновият слой е открит през 1913 година от френските учени Шарл Фабри (Charles Fabry) и Анри Бюсон (Henri Buisson). Свойствата му са подробно изучени от британският метеоролог Гордън Добсън, който разработва прост спектрофотометър, позволяващ измерването от земята на озона в стратосферата. Между 1928 и 1958 година Добсън изгражда световна мрежа от станции за наблюдаване на нивото на озона, която продължава да работи и до днес. Единицата "Добсън", използвана за измерване на количеството на озона във вертикална колона, е наречена в негова чест.

Произход на озонът в атмосферата
Фотохимичните механизми, предизвикали появата на озоновия слой, са открити от британският физик Сидни Чапмън през 1930 година. Озонът в земната атмосфера се създава от ултравиолетови лъчи, които удрят обикновени кислородни молекули, състоящи се от два атома кислород (O2), като така ги разцепват на отделни кислородни атоми (атомарен кислород); атомарният кислород след това се свързва с неразбити O2 молекули, създавайки озон (O3). Озоновата молекула също е нестабилна (въпреки че в стратосферата може да издържи дълго време) и когато бива ударена от ултравиолетовите лъчи се разцепва на кислороден атом и обикновена двуатомна молекула. Така се получава кръгов процес, наречен озоно-кислороден цикъл, резултат от който е слой с повишено съдържание на кислород в стратосферата - онази част от атмосферата, намираща се на височина между 10 и 50 километра над земната повърхност. Около 90% от озона в земната атмосфера се съдържа в стратосферата. Най-голяма е концентрацията на озон на височина между 15 и 40 километра, където тя се изменя между 2 и 8 милионни части. Ако целият озон в атмосферата се сгъсти до въздушното налягане на морското ниво щеше да образува слой, дебел само три милиметра.
Десет процента от озона в атмосферата се съдържа в тропосферата - най-ниската част от атмосферата. Тропосферният озон идва от два източника: част от него се спуска от стратосферата, останалата част се произвежда на място в различни количества чрез различни механизми.

Ултравиолетовата светлина и озонът

Съдържание на озон (хоризонтално) на различна височина (вертикално) и спирането на различните видове ултравиолетово излъчване (трите цветни стълба).
Въпреки че съдържанието на озон в атмосферата е много малко, то е от съдбоносно значение за живота на Земята, защото поглъща биологично вредното ултравиолетово излъчване на Слънцето. Ултравиолетовата светлина е разделяна на три вида, в зависимост от своята дължина на вълната - A, B и C. Тип C, която би била изключително вредна за хората се поглъща от озоновия слой на височина от около 35 километра.
Тип B може да бъде вредна за кожата и е главната причина за слънчевите изгаряния; прекомерното излагане на този вид светлина може да причини и генетични щети, предизвиквайки редица проблеми, сред които и рак на кожата. Озоновият слой е много ефективен в поглъщането на ултравиолетова светлина от този тип - за излъчване с дължина на вълната от 250 нанометра интензивността при земната повърхност е 350 милиона пъти по-слаба, отколкото в горните слоеве на атмосферата. Въпреки това, определено количество преминава през цялата атмосфера, което се отнася и за почти цялото количество ултравиолетова светлина тип A. Тя обаче е значително по-безвредна, въпреки че също е потенциален причинител на генетични щети.
Изтъняването на озоновия слой позволява по-голяма част от ултравиолетовите лъчи от по-вреден тип да достигат земната повърхност и по този начин е предпоставка за увеличаването на нанасяните от тях щети на гените на живите организми.
Намаляването на изхвърлянето на най-разпространения клас от тези химически елементи – хлорвъглеводороди – започна с приемането на Монреалския Протокол за защита на озоновия слой на 16 септември 1987. Преди обаче да започне разграждането на вредните вещества, трябва да мине определен период от време за да се забележат резултатите. Майкъл Нючърч специалист по химическия състав на атмосферата в Алабамския университет в Хантсвол, коментира обаче, че положителният резултат е наблюдаван само в горните слоеве на атмосферата, където са съсредоточени по-малко от 20 % от озона. Той подчерта, че има забавяне на разрушаването на озоновия слой, но не е забелязан какъвто и да било процес на възстановяване. Ще изминат 40-50 години, преди той да се възстанови до нивото, когато започна неговото разрушаване, подчерта той. Въпреки това, Нючърч и редица независими инспектори отбелязват, че това откритие е повратен момент по пътя на възстановяването на вредите, нанесени от човека на атмосферата. Появата на убедителни доказателства за ползата на наложената забрана говори, че е важно да се наложат мерки за дълготрайната защита на околната среда, заяви Марио Молина, експерт по озона в Масачузетския технически университет. През 1995 г. Молина получи Нобелова награда за това, че 29 години по-рано е предвидил опасността, която представляват хлорвъглеводородите за атмосферата. Резултатите са потвърдени и от два независими прибори, монтирани на орбитални спътници на НАСА. Анализирайки данните от спътника, получени през последните 20 години, учените достигнали до извода, че в най-високата част на атмосферата, през 1997 г. е започнало забавяне на процеса на разрушаване на озона и едновременно с това се е забавило и образуването на вредния хлорин.

Няма коментари: