Озонные дыры и гибель человечества

Любопытно, что в результате вторжения метеоритов и образования капель в мезосфере образуются мезосферные облака. Этому процессу способствуют условия, когда относительная влажность воздуха в мезосфере большая, а аэрозольных частиц много.

Таким образом, определенную информацию о количестве аэрозолей и их размерах мы имеем. Попытаемся оценить скорость реакций атомов кислорода и водорода при их попадании на поверхность аэрозолей. Ведь именно от судьбы этих атомов зависит прежде всего разрушение озона. Метеориты содержат чистые металлы и их окислы. Попадая на поверхность аэрозолей, атомы кислорода и азота взаимодействуют с ними. Оценки показывают, что характерное время гетерогенных реакций атомов кислорода и водорода находится в пределах от 8 до 80 часов для кислорода и от 2 до 20 часов для водорода. Примерно с такими характерными временами развивается турбулентная диффузия на мезопаузе (2,7 часа — 270 часов).

С течением времени процесс образования частиц (капель) метеоритами меняет всю ситуацию. Число частиц постепенно уменьшается, поскольку они объединяются. Размеры их увеличиваются. Ясно, что реальные размеры частиц различны. Но все они как единый ансамбль характеризуются определенным распределением по размерам. Но с течением времени характер этого распределения по размерам меняется. При соответствующих условиях (достаточной температуре и влажности) образуются целые четко выраженные аэрозольные слои. В мезосфере образуются известные всем серебристые облака. На высотах 30–40 км образуются перламутровые облака.

Аэрозольные слои образуются на разных высотах, которые зависят от широты. Эти высоты по мере перемещения от экватора к полюсу на несколько километров уменьшаются. Было показано по экспериментальным данным, что в летней стратосфере преимущественными высотами образования аэрозольных слоев являются такие: 18, 24, 30 и 45 км. Чем ниже, тем больше вероятность заноса аэрозолей снизу, из тропосферы. Такой занос становится существенным уже ниже 25–30 км. В средней стратосфере имеется значительная часть аэрозолей, которые возникли при окислении сернистого газа, выброшенного при извержении вулканов, то есть образуются сульфатные аэрозоли.

Таким образом, извержение вулканов может весьма существенно повлиять на состав атмосферы. В результате меняется тепловой баланс Земли и околоземного пространства, ограниченного стратосферой. Это происходит по нескольким причинам. В атмосферу после извержения вулканов выбрасываются сотни миллионов тонн пепла. Тучи протяженностью в тысячи квадратных километров скрывают Землю от солнечного излучения. Меняется прозрачность атмосферы. Огромное количество сернистого газа попадает в верхние слои атмосферы. Под действием солнечного излучения и при взаимодействии с водяным паром из него образуется аэрозоль серной кислоты. Тем самым увеличивается отражательная способность (альбедо) стратосферы. Прежде всего плотные аэрозольные слои вулканического происхождения изменят концентрацию малых составляющих атмосферы, в том числе и озона. Это повлечет за собой изменение той части ультрафиолетового излучения Солнца, которая попадает к Земле. Одновременно изменится и та часть излучения, которая (в инфракрасной области спектра) покидает Землю. Значит, с неизбежностью изменится тепловой режим Земли, включая ее атмосферу. Большая запыленность атмосферы после мощных извержений вулканов существенно изменит как отражательную, так и пропускную способность атмосферы. Поэтому изменится поступление к Земле через атмосферу солнечного излучения не только в ультрафиолетовой, но и в других частях спектра.

Хотя такие мощные извержения вулканов бывают не часто, но они оставляют значительный след в истории Земли. В 1883 году произошло извержение вулкана Кракатау в Индонезии. Облака пыли поднялись на высоту 30 км. Другой вулкан Индонезии, Агунг, напомнил о себе мощным извержением 17 марта 1963 года. Выбросы пыли и газов были очень мощными. После таких мощных выбросов атмосфера в течение нескольких лет «не может прийти в себя»: ее замутненность сильно влияет на прохождение и отражение через атмосферу солнечного излучения и собственного излучения Земли. В результате этих процессов температура воздуха в стратосфере может подняться на несколько градусов. После извержения вулкана в 1963 году она увеличилась на 5^о. Температура воздуха больше всего увеличилась там, где больше всего скопилось пыли и газов (17–19 км).