Озонные дыры и гибель человечества

За время измерений озона наблюдались весьма значительные его изменения. Всегда наибольшие изменения общего содержания озона наблюдались в высоких широтах. Так, среднесуточные значения общего содержания в высоких широтах северного полушария (а точнее, в зоне полярных сияний) в весеннее равноденствие могут меняться на 150 %! В низкоширотной зоне (от экватора до 30^о северной широты) эти изменения несущественны.

Мы привели только некоторые свойства атмосферного озона, но и из сказанного ясно, насколько важно разделить изменения в озонном слое, вызванные антропогенным влиянием, и изменения, являющиеся последствиями воздействия естественных факторов.

Поэтому в данной книге ставится задача рассказать в доступной любому читателю форме о всех механизмах изменения озонного слоя. Тщательно описываются все возможные последствия антропогенного воздействия на озонный слой. Мы считаем, что эти знания нужны каждому человеку. Если все люди (от рядовых граждан до руководителей государств) будут располагать этими знаниями, то всем нам легче будет осознать истинное положение дел, сложившееся вследствие изменения озонного слоя, и принять своевременные меры для того, чтобы выжить самим и оставить нашим потомкам земной дом пригодным для проживания. Будем стараться быть объективными и излагать факты такими, каковы они есть на самом деле, не преувеличивая их значения. Ведь только так мы добьемся более глубокого осознания этих фактов всеми. Сейчас же пока в научной литературе и прессе преобладают крайности при значительном сужении самой проблемы.

ОЗОН — АТМОСФЕРНЫЙ ГАЗ

Озон по существу является разновидностью кислорода. Имеется атомный кислород — О, молекулярный кислород, каждая молекула которого О₂ состоит из двух атомов. Молекула озона О₃ состоит из трех атомов кислорода. Но здесь количество переходит в качество — свойства трехатомной молекулы озона принципиально отличаются от свойств двухатомной молекулы О₂.

Озон как таковой был открыт в 1839 году немецким химиком Шейнбейном. В приземной атмосфере он был обнаружен в 1873 году, и с тех пор проводятся регулярно его измерения. Наличие озона в верхней атмосфере было установлено восемь лет спустя английским химиком Гартли (в отечественной литературе чаще писали раньше Хартли). Ясно, что в то время прямые измерения в верхней атмосфере были еще недоступны. Наличие там озона было установлено путем анализа характеристик ультрафиолетового излучения Солнца, приходящего к земной поверхности. Принцип этого метода очень прост. Часть излучения задерживается каким-то определенным веществом, в данном случае озоном. По тому, какое именно излучение задержалось (то есть отсутствует), можно сказать, какое вещество его задержало. Если говорить конкретнее, то весь процесс выглядит так.

Атом каждого химического элемента может поглощать излучение только определенных частот. Запасенную таким путем дополнительную энергию атом через какое-то время излучает и переходит вновь в свое основное состояние. Таким образом, имеются частоты поглощения, характерные для данного химического элемента, и частоты излучения. Но вместо термина «частота поглощения» атома употребляют другой, эквивалентный — «линия поглощения». Этот термин родился вместе с рождением приборов для измерения частот поглощения — спектрографов. В этом приборе каждая частота вырисована в виде линии. Отсюда и такой термин. Прибор назван спектрографом, поскольку он вырисовывает спектр (набор) всех частот поглощения. С помощью спектрографа можно получить спектр поглощения любого химического вещества. А затем можно по спектрам поглощения устанавливать, какому веществу принадлежит этот спектр. Спектр поглощения вещества мы можем получать на любом расстоянии, которое способно преодолеть излучение. Естественно, что можно регистрировать и спектры веществ, находящихся в верхней атмосфере Земли. Таким путем и было открыто наличие в верхней атмосфере озона.

До сих пор мы говорили о линиях поглощения и излучения. Это справедливо, когда речь идет об отдельных атомах.

Если же атомы объединены в сложные молекулы, то картина усложняется. Молекула в отличие от атома способна поглощать (и излучать) не только излучение с дискретными длинами волн, но и излучение, длины волн которого занимают определенный диапазон, от одной длины волны до другой. Спектрограф в этом случае будет регистрировать не линии, а целые полосы. Потому, имея дело с веществами в молекулярной форме, говорят не только о линиях, но и полосах поглощения и излучения.