Содержание
Призрак озоновой дыры | Загадки истории
Уже несколько лет ученый мир обеспокоен уменьшением концентрации озона в верхних слоях атмосферы и так называемыми озоновыми дырами. Этот процесс идет довольно быстро, за последние десятилетия содержание озона стало меньше на 3%. Наибольшую опасность, считают ученые, представляет озоновая дыра над Антарктидой, обнаруженная в 1985 году. Ее диаметр составляет более 1 000 кв. км.
Известно, что озон концентрируется в верхних слоях атмосферы, на высоте от 10 до 50 км. Толщина озонового слоя если его собрать при нормальном атмосферном давлении была бы примерно 2,5-3 мм. Тем не менее эта тонкая прослойка играет важную роль для всего живого на нашей планете, она защищает нас от воздействия ультрафиолетовых лучей. Пока лучи проходят через озоновый слой, они почти безопасны. А без этого фильтра могут вызвать различные тяжелые заболевания, например рак кожи, привести к генетическим изменениям. Кроме того, интенсивные ультрафиолетовые лучи будут губительны для морских животных и растений.
Фреон — враг озона?
Конечно, тот факт, что защитный озоновый слой уменьшается год от года, не может не беспокоить человечество. Ученые всех стран ищут причину этого явления и возможности восстановления озона в атмосфере. Американские исследователи Ф. Роуланд и М. Мосина предположили, что виной всему фреон, который имеет гораздо больший период распада, нежели озон. По их мнению, фреон, попадающий в атмосферу из различных распылителей и неисправных холодильников, вступает в реакцию с озоном, превращая его в кислород. После этого предположения началась кампания по уменьшению количества, а затем и вовсе отмены производства всего, что связано с фреоном. Но решить такую проблему можно было только на уровне международных соглашений, тем более что крупные производители были, разумеется, против.
Ученые, работавшие на американской полярной станции в Антарктиде, решили проверить выводы Роуланда и Мосины. Их исследования показали, что именно здесь, над Антарктидой, концентрация озона в атмосфере снизилась до минимума.
Тогда-то и появился термин «озоновые дыры». И тогда же, в 1985 году, была принята Венская международная конвенция об охране озонового слоя.
Вроде бы тема исчерпана и закрыта, но остались вопросы. Почему озоновые дыры образовались не там, где живут и хозяйничают люди, где находятся те самые производства, сбрасывающие фреон в атмосферу? Почему они находятся там, где нет ничего?
Российские ученые поставили под сомнение версию о причастности человеческой деятельности к изменениям озонового слоя. В Центральной аэрологической обсерватории России имеются данные измерений концентрации озона по всей планете за 14 лет.
Когда с помощью специальных компьютерных программ эти сведения были нанесены на карту мира, картина получилась неожиданная. Над теми местами, где располагаются крупнейшие промышленные зоны, не было никаких озоновых дыр. Зато их было достаточно в Перуанских Андах, Гималаях, Южной Африке и, что самое невероятное, над открытым океаном, то есть в зонах с большой тектонической активностью, либо нынешней, либо прошлой.
На основании этого появилась еще одна гипотеза: в местах разломов из недр земли выходят химически активные летучие соединения, которые разрушают озон, вступая с ним во взаимодействие. Поэтому, если промышленный фреон и воздействует как-то на озоновый слой, то по сравнению с природными разрушителями весьма ничтожно.
Скрытая угроза
Оказывается, уменьшение защитного озонового слоя, по мнению доктора психологических наук, члена-корреспондента Академии космонавтики А. К. Попова, представляет собой большую опасность, чем ранее предполагали.
Попов предложил провести такую аналогию: «Представьте себе обычный электрический конденсатор. Он состоит из двух электродов или обкладок, разделенных диэлектриком, и способен накапливать электрические заряды. А теперь возьмем нашу планету. Верхний озоновый слой и Поверхность Земли — это две токопроводящие сферы. Находящийся между ними воздух, как известно, электричество проводит плохо. В результате получается гигантский сферический конденсатор».
Ученый считает, что с изменением озонового слоя изменятся и электромагнитные характеристики привычной для нас природной среды. Поскольку мозг человека принимает только определенные волны, при изменении частоты электромагнитных колебаний он будет приспосабливаться и работать в основном на «отражение волновой атаки». Но резервы мозга небезграничны, поэтому у человека значительно уменьшатся аналитические способности, возникнет депрессия, а затем потеря ориентации в пространстве и судороги.
Учеными были проведены соответствующие опыты: «С увеличением частоты воздействовавших на них электромагнитных колебаний люди начинали проявлять нервозность, болезненное беспокойство, а когда она перевалила за 30 Гц, их реакция напоминала эпилептический припадок. Это говорит о том, что такие приступы могут быть результатом низкой индивидуальной приспособляемости нервной ткани мозга к изменениям в электромагнитной обстановке».
То есть, согласно теории А. К. Попова, последствиями разрушения озонового слоя будут массовые психические расстройства.
Вначале дадут сбой те отделы психики, которые трудно создаются и легко рушатся. Такие как мораль и нравственность, способность мыслить, анализировать, моделировать ситуацию. Как следствие, это повлечет за собой невозможность принимать правильные решения, в том числе и те, которые касаются экологии. Итак, круг замкнется. Озоновый слой будет продолжать разрушаться, электромагнитная среда будет и дальше претерпевать изменения, пока ее диапазон не станет таким, что человеческий мозг уже не сможет приспособиться к ней. Тогда-то и начнется повальная эпилепсия, причем намного раньше, чем заболевания от ультрафиолетовых лучей.
А может, не всё так уж страшно?
Всем известно, что защита экологии сейчас одна из самых важных задач, стоящих перед человечеством. Но бывает, что это становится объектом спекуляции для крупных бизнесменов и некомпетентных журналистов. Нас пугают последствиями расширения озоновых дыр, влекущих за собой глобальные катастрофы. Однако существует и такое мнение, что изменение озонового слоя в атмосфере — процесс естественный и никакими бедами нам не грозит.
Профессор Н. В. Макаров, руководитель отделения биоэнергетики и биотехнологии Академии инженерных наук России, считает, что озоновые дыры существовали всегда, просто не было технических возможностей их обнаружить, и они не представляют угрозы для человечества. Он объясняет это тем, что атмосфера Земли состоит примерно на 20% из кислорода и на 80% из азота, а все остальные газы представлены в ней незначительно. Причем тяжелые газы больше концентрируются у поверхности земли, а чем выше, тем их содержание меньше. В качестве примера можно привести нехватку кислорода в горах уже на высоте 3-5 км. Это что касается кислорода, а озон еще тяжелее. То есть если рассуждать логически, то его там быть вообще не должно, но он есть. Откуда?
А на этот вопрос у Макарова тоже есть ответ. Озон образуется при воздействии ультрафиолетовых лучей на кислород, но существует недолго. Получается, что не озон так важен для защиты нашей планеты, а кислород. Ведь если в верхних слоях атмосферы не будет кислорода, то и озону не из чего будет образовываться.
И фреоны здесь ни при чем, тем более что они получаются при окислении фтором углеводородов. А фтор — самый сильный окислитель, после него озон уже не может вступить в реакцию. Но как кислород перемещается из нижних слоев атмосферы в верхние?
И здесь у ученого есть ответ. Дело в том, что кислород обладает таким свойством, как парамагнетизм, а Земля — это большой магнит. Таким образом, магнитное поле Земли его притягивает, и он движется по спирали вдоль магнитных силовых линий. Магнитные полюса практически совпадают с географическими, поэтому «…кислород, поднимаясь в верхние слои атмосферы над Антарктидой, по правилу буравчика создает постоянные вихревые потоки. Это может служить объяснением постоянных спиралеобразных вихрей над Антарктидой. Максимальная концентрация озона в верхних слоях может свидетельствовать о максимальной концентрации кислорода и через это, соответственно, о максимальной плотности планетарных магнитных силовых линий, соединяющих Антарктиду с Арктикой. Над Арктикой — Северным полюсом — тоже наблюдаются спиральные вихри и озоновая дыра, но в меньшей степени, как и должно быть по вскрытой нами закономерности.
Озоновые дыры над полюсами объясняются не только вихревыми потоками воздуха, но и тем, что ультрафиолетовые лучи скользят по полюсам, не поглощаясь». То есть минимальная концентрация озона должна быть в районе не географических, а магнитных полюсов.
Суждение Макарова подтверждают данные, полученные со спутника в 1988 году. Озоновая дыра находится в 450 км от Южного полюса, над Тихим океаном, там же, где и магнитный полюс Земли.
Выходит, что появление озоновых дыр — процесс закономерный и естественный? И нам нечего бояться?
Александра ОРЛОВА
как они появились и как мы их будем латать – Москва 24, 02.05.2020
Кто виноват в появлении озоновых дыр и сможем ли мы их теперь залатать – в колонке обозревателя Николая Гринько.
Фото: Роскосмос
На днях Международная служба мониторинга атмосферы Земли сообщила, что озоновая дыра над Арктикой, образовавшаяся несколько недель назад, самостоятельно затянулась. Внимательный читатель насторожится: погодите, как же так? Ведь долгие годы нам сообщали о том, что озоновый слой разрушается над Антарктидой, то есть над южным, а не над северным полюсом планеты!
Все верно.
Северная озоновая дыра появилась впервые в истории наблюдений и исчезла так же неожиданно, как образовалась. Удивительно, но в ее возникновении ученые винят вовсе не человека, а природу, в частности сильный полярный вихрь. Нет заслуги человечества и в ее исчезновении: как только атмосфера успокоилась, количество озона в ней восстановилось.
А вот на противоположном полюсе Земли ситуация вовсе не такая успокаивающая, хотя в ней и наметились положительные изменения. Но давайте по порядку. Во второй половине XX века человечество стало массово использовать фреоны – химические вещества, применяемые в качестве хладагентов, пропеллентов, вспенивателей, растворителей и так далее. Едва ли не каждый холодильник и баллончик дезодоранта тогда содержал фреон, уносящий в атмосферу гигантское количество фтора, хлора, брома…
Видео: YouTube/euronews (en español)
Когда в прошлом веке над Антарктидой было обнаружено сильное снижение количества озона, исследователи довольно быстро выяснили причину этого явления.
Дело в том, что озон образуется в атмосфере под воздействием ультрафиолета, и именно этот процесс вызывает поглощение наиболее жесткой части ультрафиолетового излучения, опасного для живых организмов. Но во время полярных ночей солнце не освещает полюса. А раз нет ультрафиолета, значит, не появляется нового озона взамен распавшегося. Когда наступает полярный день, весь жесткий ультрафиолет проходит через озоновую дыру и достигает поверхности Земли.
Поначалу казалось, что это естественный процесс, но позже выяснилось, что хлор- и фторсодержащие фреоны, попадая в атмосферу, выступают катализаторами распада озона, во много раз ускоряя этот процесс. А ветра над Антарктидой во время полярной ночи движутся по замкнутой траектории, почти не допуская сюда атмосферу из других участков Земли. То есть полгода над континентом собирается фреон со всей планеты, а во время полярной зимы он концентрируется над полюсом, «прогрызая» в небе озоновую дыру.
Как только эти исследования были опубликованы, разразилась настоящая буря: экологи обрушились на производителей фреонов, обвиняя их в варварском отношении к природе, а химические предприятия тратили миллионы долларов на защиту фреонов в прессе.
Производители хладагентов, спреев и аэрозолей во главе с компанией DuPont – одной из крупнейших химических компаний в мире – в один голос заявляли, что теория разрушения озона – «это научная фантастика, куча мусора и полная ерунда». Ничего удивительного: промышленники несли миллиардные убытки.
Фото: AP/Michel Euler
К счастью, здравый смысл все-таки победил. В 1985 году была согласована Венская конвенция об охране озонового слоя, а в 1989 году вступил в силу Монреальский протокол, в котором изложены цели и методы сокращения разрушающих озон веществ. К 2013 году протокол ратифицировали все страны ООН и Европейский союз. Фреоны попали под запрет. Правда, не все и не полностью, но корпорации теперь обязаны заменять их веществами, не наносящими вреда природе. За соблюдением этих условий строго следят международные комиссии, и в результате выброс фреонов в атмосферу постоянно сокращается.
Но на мгновенное восстановление озонового слоя Земли рассчитывать не стоит. За прошедшие десятилетия в атмосфере накоплен огромный объем фреонов, которые распадаются десятками и даже сотнями лет.
Даже по самым оптимистичным прогнозам исчезновение озоновой дыры стоит ожидать не раньше 2050 года. Если, конечно, к этому моменту человечество не найдет новый способ уничтожения атмосферного озона.
Хотя…
Гринько Николай
наука
Антарктическая озоновая дыра занимает 13-е место в истории наблюдений и, как ожидается, сохранится до ноября
Основные направления:
Исследования
Климат
Темы:
озоновая дыра
>
Лейтенант Тимоти Холланд, корпус NOAA, выходит из станции сборки аэростатов с озонозондом, прикрепленным к метеозонду, прежде чем запустить его над Южным полюсом.
(Джосия Хорнеман, помощник врача станции, Контракт на поддержку Антарктики)
Антарктическая озоновая дыра 2021 года достигла максимальной площади 7 октября и занимает 13-е место по величине с 1979 года, сообщили сегодня ученые из NOAA и НАСА.
В этом году озоновая дыра образовалась так же, как и в прошлом году: более холодная, чем обычно, зима в Южном полушарии привела к образованию глубокой и большей, чем в среднем, дыры, которая, вероятно, сохранится до ноября или начала декабря.
«Это большая озоновая дыра из-за более холодных, чем в среднем, стратосферных условий 2021 года, и без внешней связи Монреальского протокола она была бы намного больше», — сказал Пол Ньюман, главный научный сотрудник отдела наук о Земле в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. .
То, что мы называем озоновой дырой, представляет собой истончение защитного озонового слоя в стратосфере (верхний слой атмосферы Земли) над Антарктидой, которое начинается каждый сентябрь. Хлор и бром, полученные из соединений, произведенных человеком, высвобождаются в результате реакций на высокогорных полярных облаках. Затем химические реакции начинают разрушать озоновый слой, когда солнце восходит над Антарктикой в конце зимы.
На этой визуализации изображена максимальная протяженность озоновой дыры над Антарктидой 7 октября 2021 г.
Ученые определяют «озоновую дыру» как область, в которой уровень озона падает ниже 220 единиц Добсона (темно-синий, отмечен черным треугольником на цветной полосе). . (Климат.gov)
Загрузить изображение
Размер имеет значение. Но как измерить дыру в атмосфере?
Исследователи NOAA и NASA обнаруживают и измеряют рост и разрушение озоновой дыры с помощью спутниковых инструментов на борту спутников Aura, Suomi-NPP и NOAA-20.
В этом году спутниковые наблюдения НАСА определили, что озоновая дыра достигла максимальной площади 9,6 миллиона квадратных миль (24,8 миллиона квадратных километров) — примерно столько же, сколько площадь Северной Америки, — прежде чем в середине октября она начала уменьшаться. Более низкие, чем в среднем, температуры и сильные ветры в стратосфере вокруг Антарктиды способствовали размеру дыры.
Ученые NOAA на Южнополярной станции регистрируют толщину озонового слоя, выпуская метеозонды с приборами для измерения озона, называемыми озонозондами, которые измеряют различные концентрации озона по мере того, как шар поднимается в стратосферу.
Когда восходит полярное солнце, ученые NOAA также проводят измерения с помощью спектроферометра Добсона, оптического прибора, который регистрирует общее количество озона между поверхностью и краем космоса, известное как общее содержание озона в столбе. В этом году ученые зафиксировали самое низкое значение общего содержания озона в 102 единицы Добсона 7 октября, что является 8-м самым низким значением с 19 октября.86. На высотах от 8 до 13 миль (от 14 до 21 километра) озон почти полностью отсутствовал во время максимального размера озоновой дыры.
На этой диаграмме показана средняя протяженность антарктической озоновой дыры в пик сезона истощения озонового слоя с 1979 года по настоящее время. Ученые заявили, что озоновая дыра 2021 года была бы на 1,5 миллиона квадратных миль больше, если бы уровень хлора в атмосфере сегодня был таким же высоким, как в начале 2000-х годов. (НАСА)
Загрузить изображение
Хорошие новости
Хотя антарктическая озоновая дыра 2021 года больше среднего, она значительно меньше озоновых дыр, измеренных в конце 1990-х и начале 2000-х годов.
Озоновая дыра восстанавливается благодаря Монреальскому протоколу и последующим поправкам, запрещающим выброс вредных озоноразрушающих химических веществ, называемых хлорфторуглеродами или ХФУ. Если бы уровень содержания хлора в атмосфере от фреонов сегодня был таким же высоким, как в начале 2000-х годов, озоновая дыра в этом году, вероятно, была бы больше примерно на 1,5 миллиона квадратных миль (около четырех миллионов квадратных километров) при тех же погодных условиях.
Узнайте больше об исследованиях антарктического озона NOAA.
Наверх
2020 Антарктическая озоновая дыра большая и глубокая
Ежегодно возникающая над Антарктидой озоновая дыра является одной из самых больших и глубоких за последние годы. Анализы показывают, что отверстие достигло максимального размера.
Озоновая дыра 2020 года быстро росла с середины августа и достигла пика в размере около 24 миллионов квадратных километров в начале октября.
В настоящее время его площадь составляет 23 млн км2, что превышает средний показатель за последнее десятилетие, и охватывает большую часть антарктического континента.
Программа ВМО «Глобальная служба атмосферы» тесно сотрудничает со Службой мониторинга атмосферы «Коперник», НАСА, Министерством окружающей среды и изменения климата Канады и другими партнерами в целях мониторинга озонового слоя Земли, который защищает нас от вредных ультрафиолетовых лучей Солнца.
Ozone Watch НАСА сообщает о самом низком значении в 95 единиц Добсона, зарегистрированном 1 октября. Ученые видят признаки того, что озоновая дыра 2020 года, похоже, достигла своего максимального размера.
«Существует большая изменчивость в том, как далеко развиваются явления озоновой дыры каждый год. Озоновая дыра 2020 года похожа на дыру 2018 года, которая также была довольно большой и определенно находится в верхней части пакета за последние пятнадцать лет или около того», — Винсент-Анри Пеш, директор Службы мониторинга атмосферы Copernicus в ЕЦСПП.
, — говорится в сообщении.
«Поскольку солнечный свет вернулся к Южному полюсу в последние недели, мы наблюдали продолжающееся истощение озонового слоя в этом районе. После необычно маленькой и недолговечной озоновой дыры в 2019 году, вызванной особыми метеорологическими условиями, в этом году мы снова регистрируем довольно большую, что подтверждает необходимость продолжения соблюдения Монреальского протокола, запрещающего выбросы озоноразрушающих химических веществ. ”
Монреальский протокол запрещает выбросы озоноразрушающих химических веществ. После запрета на галоидоуглероды озоновый слой медленно восстанавливался; данные ясно показывают тенденцию к уменьшению площади озоновой дыры.
Последняя Научная оценка истощения озонового слоя Программы ВМО/ООН по окружающей среде, выпущенная в 2018 году, пришла к выводу, что озоновый слой находится на пути восстановления и к потенциальному возвращению значений озона над Антарктидой к уровням, существовавшим до 1980 года, к 2060 году.
Большая озоновая дыра в 2020 году была вызвана сильным, стабильным и холодным полярным вихрем, который удерживал температуру озонового слоя над Антарктидой постоянно низкой.
Истощение озонового слоя напрямую связано с температурой стратосферы, которая представляет собой слой атмосферы на высоте от 10 до 50 км над уровнем моря. Это связано с тем, что полярные стратосферные облака, играющие важную роль в химическом разрушении озона, образуются только при температурах ниже -78°C.
Эти полярные стратосферные облака содержат кристаллы льда, которые могут превращать нереакционноспособные соединения в реактивные, которые затем могут быстро разрушать озон, как только становится доступным солнечный свет для запуска химических реакций. Эта зависимость от полярных стратосферных облаков и солнечной радиации является основной причиной того, что озоновая дыра наблюдается только в конце зимы/начале весны.
Концентрация озона в стратосфере снизилась почти до нуля над Антарктидой на высоте от 20 до 25 км над уровнем моря (50–100 гПа), при этом толщина озонового слоя составляет чуть менее 100 единиц Добсона, что составляет примерно треть его типичного значения.