Озонные дыры и гибель человечества

Озон образуется с участием атомного кислорода. В стратосфере атомного кислорода очень мало по сравнению с озоном. Атомный кислород образуется под действием солнечного излучения. Как только с заходом солнца солнечное излучение «выключается», образование атомного кислорода прекращается. Тот атомный кислород, который был образован до этого момента, быстро идет на создание озона (путем соединения с молекулами кислорода). В течение ночи, пока нет солнечного излучения, не идут процессы образования озона и его разрушения. Основное разрушение озона происходит под действием солнечного излучения. Поэтому можно считать, что ночью озонный слой в стратосфере не меняется (или меняется очень мало).

Совсем другая ситуация имеется выше, в мезосфере. Известно, что чем выше, тем больше под действием солнечного излучения образуется атомного кислорода. Уже на высоте 55 км его больше, чем озона. Еще выше его еще больше. Поэтому с заходом солнца атомный кислород исчезает не мгновенно, а постепенно, в течение всей ночи. Чем выше, тем это исчезновение атомного кислорода происходит медленнее. Атомный кислород исчезает не только в реакциях с молекулярным кислородом, в результате которых образуется озон. Если атомного кислорода достаточно много, то атомы его могут часто сталкиваться друг с другом и при этом образовывать молекулы кислорода. Но при этом столкновения должны быть тройными: третье тело должно взять на себя избыток энергии, которая выделяется при объединении двух атомов кислорода в молекулу. Если такого третьего участника столкновения нет, то образование молекулы кислорода не состоится.

В мезосфере условия таковы (прежде всего количество атомного кислорода таково), что образование молекулярного кислорода из атомного проходит достаточно эффективно. Анализ указанных реакций с учетом реальных условий в мезосфере показал, что события, происходящие ночью и связанные с изменением количества атомного кислорода, сказываются и в продолжение всего последующего дня. Это происходит потому, что в ночных реакциях настолько меняются условия в мезосфере, что они восстанавливаются все светлое время суток. Поэтому равновесие, при котором количество образованного в единицу времени озона и атомного кислорода точно равно их количеству, которое разрушается за это же время, не наступает. То есть в продолжение всех суток как озон, так и атомный кислород являются существенно неравновесными. Именно поэтому озона и атомного кислорода днем выше 70 км намного меньше, нежели их было бы, если бы днем выполнялись для них условия равновесности.

Распределение озона с высотой в продолжение всей ночи непрерывно меняется. Сразу же после захода солнца озон образуется из атомного кислорода особенно эффективно. Во-первых, там есть достаточное для этого количество атомного кислорода, а во-вторых, озон после захода солнца не разлагается солнечным излучением. Второе обстоятельство определяющее. Поэтому на высоте 80 км после захода солнца количество озона увеличивается в десятки раз. По теоретическим оценкам, на высоте около 75 км концентрация озона может достигать 100 миллиардов молекул в кубическом сантиметре зимой и в три раза больше летом. Выше этого уровня концентрация озона довольно быстро убывает.

СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ОЗОН

Как уже отмечалось, озон — активный участник формирования погоды, поскольку служит своего рода аккумулятором и преобразователем энергии, которая вносится в атмосферу волновым излучением Солнца и потоками заряженных частиц. Под их действием в атмосфере значительно изменяется количество озона, вызывая нарушение теплового режима стратосферы и, как следствие, условий в погодном слое.

Влияние заряженных частиц на атмосферу лучше всего прослеживается на фоне ослабленного действия волнового излучения Солнца. Наиболее четко такие условия реализуются в высоких широтах в полярную ночь, когда атмосфера затенена от солнечного излучения. Поэтому связь между корпускулярным излучением Солнца, погодой и климатом особенно заметно проявляется в высоких широтах в условиях местной зимы. Но это не значит, что эта связь характерна только для высоких широт: она охватывает всю планету, а высокие широты служат тем окном, через которое энергия солнечного корпускулярного излучения поступает в атмосферу и затем, распределяясь в различных направлениях, достигает ее погодного слоя.