Озонные дыры и гибель человечества

Озон окисляет большинство металлов, включая серебро, которое чернеет при контакте с озоном. Вступая в реакции с ртутью, он образует окись HgO. Он эффективно взаимодействует со щелочными металлами, образуя озониды щелочных металлов. Озониды имеют красный цвет. Они обладают парамагнитными свойствами, поскольку содержат отрицательные ионы О₃.

Озон разрушает натуральный каучук. Разновидности синтетического каучука по-разному взаимодействуют с озоном. Одни из них подвержены действию озона, а другие не поддаются этому действию. Свойство озона разрушать каучук используется в приборах для определения его количества в атмосфере.

АТМОСФЕРА

Озон находится в атмосфере Земли. Он взаимодействует с составляющими атмосферы и образует химические соединения. От состава атмосферы зависит судьба озона. Атмосферный воздух находится в непрерывном движении. Оно охватывает всю планету, то есть является глобальным. На Земле мы считаем ветры в десятки метров в секунду очень сильными. В атмосфере на высоте в десятки километров скорости ветра в десятки раз больше. Поэтому идет непрерывный перенос воздушных масс из одних мест в другие.

В атмосфере имеются ветры не только горизонтальные. Воздух весьма интенсивно перемешивается в результате вертикальных движений. Большую роль играет турбулентность атмосферного газа, его вихревые движения. Благодаря таким движениям, которыми охвачена вся атмосфера от поверхности Земли до высоты примерно 100 км, состав атмосферы сохраняется постоянным. Это очень важно, поскольку происходит перенос образованных вверху веществ вниз, а образованных внизу — вверх. Турбосфера заканчивается на высоте 100–110 км турбопаузой. Выше этого уровня полного перемешивания воздуха нет. Здесь роль турбулентных движений значительно меньше.

Частицы (молекулы) атмосферного озона «зажаты» частицами атмосферного газа и вынуждены совершать движения в глобальном масштабе вместе с ними. Поэтому, наблюдая за движением озона, можно судить о движении всей воздушной массы. То есть озон является своего рода трассером, который позволяет наблюдать за динамикой атмосферы и изучать ее. Почему именно озон? Кроме озона в атмосфере имеются и другие малые составляющие атмосферы. Почему для этих целей не использовать их? Озон используется потому, что он является очень активным и своей активностью легко себя выдает. Другими словами, за ним легко вести наблюдения, определять его количество и перемещения.

Поэтому нельзя понять жизнь озона, его образование, перемещения за время жизни и, наконец, смерть (исчезновение в реакциях с другими веществами или излучениями) без того, чтобы понять, в каких условиях озон находится, с каким газом ему приходится двигаться и взаимодействовать, действию какого излучения он подвержен. Необходимо рассмотреть, что собой представляет атмосферный газ и солнечное излучение. Начнем с первого.

Воздух у поверхности Земли состоит в основном из азота (78,084 % по объему) и кислорода (20,94 %). Углекислый газ составляет 0,033 %, аргон — 0,934 %. Неон, гелий, метан, криптон, водород, окислы азота и ксенон являются малыми составляющими. В количественном отношении ими можно пренебречь. Но в качественном отношении некоторые из них играют очень важную роль. Что касается озона, то и он является малой (очень малой) составляющей. Если весь озон собрать у поверхности Земли при нормальных давлении (1013 мбар) и температуре (0^оС, что эквивалентно 273,16 К по шкале Кельвина), то получится слой толщиной всего 3 мм. Кстати, из-за такого малого количества озона пришлось ввести очень своеобразные величины для характеристики его количества в данном объеме. Если определять количество частиц в кубическом сантиметре или даже метре, то получится очень малая величина. Поэтому, когда говорят о количестве озона или других малых составляющих атмосферы, то выбирают объем в 1 или даже 100 м³. В таком объеме уже набирается заметное количество этих составляющих. Их измеряют в граммах или миллиграммах. Используют и другие единицы, которые в этом смысле очень показательны. Одна из них, например, записывается как 1/миллиард, или млрд^-1, или 10^-9. Она означает, что количество озона по объему составляет одну миллиардную часть всего объема газа. Используют и другую единицу, в тысячу раз большую. Она обозначается 10^-6, или 1 млн^-1. Она соответствует такому количеству озона, когда занимаемый им объем составляет одну миллионную часть всего объема, занимаемого газом. Используют и меньшие величины (одну триллионную и одну биллионную часть объема). Эти единицы называются отношением смеси.