7.8. ХУДОЙ ЗОНТИК
«Вся твоя маскировка —
30 метров озона!
Твои миги сосчитаны
Наведенным патроном.
30 метров озона —
Вся броня и защита…»
(А. Вознесенский, поэма «Оза», гл. III)
Надежно ли защищает озоновая оболочка Земли от смертоносного ультрафиолетового излучения все живое?
Толщина слоя озона O3 в стратосфере в 30 м — гипербола. Его распределение по высоте неравномерно. Наибольшая концентрация озона наблюдается на высоте 15–25 км. На этой высоте солнечная радиация (h?) «дробит» молекулы кислорода O2 на атомы, которые и образуют озон:
O2 =h?= 2O; O2 + O = O3.
Если собрать весь озон, находящийся в атмосфере, и опустить его до поверхности Земли, то при давлении в 0,1 МПа и температуре 25°C получится слой озона всего в 3 мм.
Озоновая оболочка Земли химически неустойчива и может местами утончаться от воздействия ряда веществ. Первая гипотеза появления озоновых «дыр» предполагала возможность разрушения озона под действием фреонов — фторуглеродных соединений, например дифтордихлорметана CCl2F2, которые широко применяются в качестве теплоносителя в холодильных агрегатах и газа-разбрызгивателя в аэрозольных баллончиках. Фреоны, а также другие многотоннажные вещества, содержащие хлор (CCl4, C2H4Cl2 и др.), подвергаются фотодиссоциации под действием солнечного излучения (h?):
CCl2F2 =h?= CClF2 + Cl*.
Затем атомы хлора, взаимодействуют с озоном, а образовавшаяся молекула-радикал ClO еще и препятствует появлению озона:
Сl*O + O = Сl* + O2.
Вторая гипотеза предполагает участие в разрушении озона клатратов — твердых соединений газов с водой (см. 5.11, 5.12). В стратосфере при минус 60–90°C озон может превращаться в клатрат, например O3?5,75Н2O, который механически выносит озон из стратосферы. В слоях более близких к поверхности Земли, где температура выше, такой клатрат распадается на кислород и воду.
Эти причины привели, видимо, к существенному уменьшению концентрации озона над Антарктидой, где динамический режим атмосферы собрал большую массу разрушителей озона. В заключение заметим, что озон не только поглощает биологически активную часть ультрафиолетового излучения Солнца, но и принимает участие в формировании теплового режима поверхности нашей планеты. Он задерживает уходящее от Земли тепло в тех спектральных интервалах («окна прозрачности»), где CO2 и H2O поглощают это тепло плохо.