Земная атмосфера состоит из нескольких слоев, каждый из которых занимает собственную высоту. На климат влияет состояние озонового слоя, расположенного в 15-35 километрах от поверхности. Озоновый слой оберегает земную поверхность от избыточного ультрафиолетового излучения, которое при проникновении может стать причиной изменения климата. Толщина слоя составляет несколько миллиметров и в некоторых местах оболочка нарушена. Озоновые дыры обнаружены относительно недавно, поэтому существенные меры по сохранению озоносферы до сих пор не приняты.
Крупнейшие озоновые дыры Земли
Впервые нарушения озоновой оболочки Земли обнаружены в 80-х годах над Антарктидой. Вывод о существовании озоновых дыр был сделан на основе анализа изменений размера спектра ультрафиолетового излучения. Измерения проводятся регулярно с середины XX века, когда в мире была создана сеть метеорологических станций по инициативе британского ученого Добсона, в честь которого названа единица измерения содержания озона (Единица Добсона) и прибор (Добсонометр).
Со временем при исследовании остальных частей озоносферы выявили, что над Антарктидой расположена крупнейшая дыра. Диаметр антарктической озоновой дыры – более 20 миллионов кв. км. Вторая крупнейшая дыра расположена на противоположном конце планеты – в Арктике. Для арктической дыры характерно регулярное изменение размеров, связанное с сезонностью.
Третья по размеру дыра – Тибетская. Ее размеры до конца не установлены, но по некоторым оценкам она составляет от 2 до 20 миллионов кв. км.
Основные места их возникновения
Особенность формирования крупнейших озоновых дыр в пределах Южного и Северного полюса объясняется особенностями образования озоновой оболочки. Она формируется при поглощении ультрафиолетовых лучей, «питаясь» ими. В периоды полярных ночей поступление ультрафиолета прекращается, что приводит к сокращению толщины озонового слоя до полного уничтожения. Разный размер между полюсами связан с отличиями в характере вихревых потоков и движения облаков, которые способствуют уничтожению слоя.
- Томской области;
- Омской области;
- Кемеровской области;
- Алтайского края;
- Хакасии;
- Тюмени.
Причины появления озоновых дыр
По результатам метеорологических исследований обнаружено, что нарушения озоносферы возникают не только в местах обитания человека, но и за их пределами: в Антарктиде и Арктике. Это оговорит о влиянии двух групп факторов появления озоновых дыр:
- естественных;
- антропогенных.
Антропогенные факторы
При производстве товаров и работе холодильных установок (кондиционеров, холодильников, рефрижераторов) в атмосферу выделяется фреон. Выделяемый из него хлор взаимодействует с озоном и разрушает защитную оболочку. Несмотря на незаселенность территорий с крупнейшими озоновыми дырами, более 80% дыр образуются из-за антропогенных факторов.
К действиям фреоновых установок прибавляется эксплуатация воздушного транспорта: самолетов и ракет. В составе выделяемого при горении топлива содержатся такие элементы: хлор, оксиды азота, двуокись углерода. Выделяясь в виде газа, они вступают во взаимодействие с озоном и приводят к многочисленным небольшим нарушениям слоя.
Третья антропогенная причина – применение пестицидов в сельском хозяйстве. В их состав входят оксиды азота, которые при выделении в атмосферу разрушают слой.
Естественные факторы
Сложнее всего человеку повлиять на причины естественного происхождения. К ним относится сезонность, особенно ярко проявляемая на полюсах. Сокращение там озонового слоя приводит к повышенной концентрации солнечных лучей и таянию ледников. Вместе с этим повышается средняя температура, а озоновый слой продолжает разрушаться.
Механизм образования озоновых дыр
Разрыв озоносферы происходит под влиянием двух факторов:
- недостаточного проникновения ультрафиолета;
- взаимодействия частиц, попадающих в атмосферу.
Озоновые соединения образуются при взаимодействии кислорода и ультрафиолетовых лучей на границе тропосферы и стратосферы. Из двухатомной молекулы кислорода при химической реакции образуется трехатомная – озон. Во взаимодействие вступают только лучи определенного размера (короче 242 нм), остальные достигают земной поверхности. Во время полярных ночей в атмосферу перестает проникать ультрафиолет, что приводит к истощению и уничтожению оболочки.
В
Гипотеза о полностью естественном происхождении
Часть ученых считает, что дыры образуются исключительно естественным путем. Основа для такой теории – дыры в районе полюсов. В истории наблюдений сокращение содержания озона обнаруживалось не только в 80-х годах, но и в 50-х, когда фреон не использовался широко в промышленности, что исключает влияние антропогенного фактора. Вывод, основанный на данной гипотезе, исключает влияние человека на разрушения озонового слоя.
Возможные последствия для человека и природы
Сокращение озонового слоя влияет на общее состояние климата и на отдельные организмы. Озоновые дыры провоцируют увеличение степени проникновения солнечных лучей на Землю, что приводит к повышению температуры. Таяние ледников приводит к затоплению территорий, располагающихся ниже и на уровне моря. Кроме того, потепление вынуждает животных мигрировать или адаптироваться к новым условиям.
Способы восстановления озонового слоя
С момента обнаружения озоновых дыр человечеством принимаются меры по защите озоносферы. Государствами в 1987 году принят Монреальский протокол, закрепляющий обязанности стран вводить меры по снижению негативного воздействия на атмосферу. В России обязанности государства закреплены в федеральном законе № ФЗ-7 в статье 54.
Конкретные меры включают:
- замену и исключения фреона из цепочки производства и потребления;
- ограничение использования сельскохозяйственных удобрений;
- применение новых видов авиационного и ракетного топлива;
- выбрасывание в атмосферу компонентов, способствующих формированию озона.
Сокращение выбросов фреонов и других веществ
Согласно положениям Монреальского протокола, государства законодательно обязуются ограничивать применение фреона в промышленности и быту. Он выделяется не только при работе холодильных установок, но и при распылении аэрозольных баллончиков. Для внедрения ограничений необходима замена на другие компоненты, позволяющие сохранить свойства товаров и устройств.
Для замены предлагается использовать следующие вещества:
- углекислый газ;
- нетоксичный пропан;
- аммиак;
- изобутан.
Восстановление озона с помощью летательных аппаратов
Озоновый слой разрушается под действием химических реакций расщепления при выбросе вредных веществ. Ученые разработали способ восстановления слоя с помощью обратной реакции соединения молекул. Для этого должны в атмосферу попасть «полезные» выбросы, которые вступят в реакцию со свободными атомами кислорода и образуют трехатомные соединения. Такой эффект достигается при рассеивании с воздушного судна жидких реагентов, содержащих смесь водорода и кислорода.
Популярные мифы и заблуждения
Относительно недавнее открытие факта существования озоновых дыр привело к образованию стереотипов, связанных с природой образования этого явления. Один из главных мифов связан с тем, что разрушение озоносферы происходит исключительно из-за антропогенных факторов. Некоторые ученые (под влиянием производителей) утверждают, что фреоновые выбросы не разрушают озон, потому что они не могут достичь столь высоких слоев атмосферы. Другие наоборот – считают фреон основной причиной появления озоновых дыр.
Текущая ситуация и прогнозы
До начала 2000-х происходил существенный рост размеров озоновых дыр, связанный с многочисленными фреоновыми испарениями. С внедрением ограничений на использования вещества рост дыр замедлился, но не прекратился. Для сохранения жизни на Земле необходимо принятие мер по сокращению и исключению влияния антропогенных факторов на состояние озонового экрана. За счет него на планете возможны процессы фотосинтеза, формирующие нынешний облик жизнедеятельности организмов на Земле.
