Ozónové diery: príčiny a dôsledky. Najväčšia ozónová diera

Skleníkový efekt

Skleníkový efekt je zvýšenie teploty spodnej atmosféry planéty v dôsledku akumulácie skleníkových plynov. Jeho mechanizmus je nasledovný: slnečné lúče prenikajú do atmosféry a ohrievajú povrch planéty. Tepelné žiarenie, ktoré prichádza z povrchu, by sa malo vrátiť do vesmíru, no spodná atmosféra je príliš hustá na to, aby prenikla. Dôvodom sú skleníkové plyny. Tepelné lúče zostávajú v atmosfére a zvyšujú jej teplotu.

História výskumu skleníkového efektu

Ľudia prvýkrát začali hovoriť o tomto fenoméne v roku 1827. Potom sa objavil článok Jeana Baptistu Josepha Fouriera „Poznámka o teplotách zemegule a iných planét“, kde podrobne popísal svoje predstavy o mechanizme skleníkového efektu a dôvodoch jeho výskytu na Zemi. Fourier sa vo svojom výskume opieral nielen o vlastné experimenty, ale aj o úsudky M. De Saussura. Ten robil pokusy so sklenenou nádobou zvnútra začiernenou, uzavretou a umiestnenou na slnku. Teplota vo vnútri nádoby bola oveľa vyššia ako vonku. Vysvetľuje to nasledujúci faktor: tepelné žiarenie nemôže prechádzať zatmaveným sklom, čo znamená, že zostáva vo vnútri nádoby. Zároveň slnečné svetlo ľahko preniká cez steny, pretože vonkajšia strana nádoby zostáva priehľadná.

Príčiny

Povaha javu sa vysvetľuje odlišnou priehľadnosťou atmosféry pre žiarenie z vesmíru a z povrchu planéty. Pre slnečné lúče je atmosféra planéty priehľadná ako sklo, a preto ňou ľahko prechádzajú. A pre tepelné žiarenie sú spodné vrstvy atmosféry „nepreniknuteľné“, príliš husté na prechod. Preto časť tepelného žiarenia zostáva v atmosfére a postupne klesá do jej najnižších vrstiev. Zároveň rastie množstvo skleníkových plynov zahusťujúcich atmosféru. Už v škole nás učili, že hlavnou príčinou skleníkového efektu je ľudská činnosť. Evolúcia nás priviedla k priemyslu, spaľujeme tony uhlia, ropy a plynu, získavame palivo, cesty sú plné áut. Dôsledkom toho je uvoľňovanie skleníkových plynov a látok do atmosféry. Medzi nimi sú vodná para, metán, oxid uhličitý a oxid dusnatý. Je jasné, prečo sa tak volajú. Povrch planéty je ohrievaný slnečnými lúčmi, ale nevyhnutne „vracia“ časť tepla späť. Tepelné žiarenie, ktoré vychádza z povrchu Zeme, sa nazýva infračervené. Skleníkové plyny v spodnej časti atmosféry zabraňujú návratu tepelných lúčov do vesmíru a zachytávajú ich. V dôsledku toho sa priemerná teplota planéty zvyšuje, čo vedie k nebezpečným následkom. Naozaj neexistuje nič, čo by dokázalo regulovať množstvo skleníkových plynov v atmosfére? Samozrejme, že môže. Kyslík robí túto prácu dokonale. Problém je však v tom, že populácia planéty neúprosne rastie, čo znamená, že sa spotrebúva stále viac kyslíka. Našou jedinou záchranou je vegetácia, najmä lesy. Absorbujú prebytočný oxid uhličitý a uvoľňujú oveľa viac kyslíka, ako ľudia spotrebujú.

Skleníkový efekt a klíma Zeme

Keď hovoríme o dôsledkoch skleníkového efektu, chápeme jeho vplyv na klímu Zeme. V prvom rade je to globálne otepľovanie. Mnoho ľudí spája pojmy „skleníkový efekt“ a „globálne otepľovanie“, ale nie sú rovnaké, ale navzájom súvisia: prvý je príčinou druhého. Globálne otepľovanie priamo súvisí s oceánmi. Tu je príklad dvoch vzťahov príčina-následok. Priemerná teplota planéty stúpa, kvapalina sa začína vyparovať. To platí aj pre Svetový oceán: niektorí vedci sa obávajú, že za pár sto rokov začne „vysychať“. Zároveň sa v dôsledku vysokých teplôt začnú v blízkej budúcnosti aktívne topiť ľadovce a morský ľad. To povedie k nevyhnutnému zvýšeniu hladiny morí. Už teraz pozorujeme pravidelné záplavy v pobrežných oblastiach, no ak hladina svetového oceánu výrazne stúpne, všetky okolité pevniny budú zaplavené a úroda zahynie.

Vplyv na životy ľudí

Nezabudnite, že zvýšenie priemernej teploty Zeme ovplyvní naše životy. Následky môžu byť veľmi vážne. Mnohé oblasti našej planéty, už tak náchylné na sucho, sa stanú absolútne neživotaschopnými, ľudia začnú masovo migrovať do iných regiónov. To nevyhnutne povedie k sociálno-ekonomickým problémom a vypuknutiu tretej a štvrtej svetovej vojny. Nedostatok jedla, ničenie úrody – to nás čaká v nasledujúcom storočí. Ale musí to počkať? Alebo je ešte možné niečo zmeniť? Dokáže ľudstvo znížiť škody spôsobené skleníkovým efektom? Mokrade môžu zabrániť skleníkovému efektu, najväčší močiar na svete, Vasyugan.

Akcie, ktoré môžu zachrániť Zem

Dnes sú známe všetky škodlivé faktory, ktoré vedú k hromadeniu skleníkových plynov, a vieme, čo treba urobiť, aby sa to zastavilo. Nemyslite si, že jeden človek nič nezmení. Samozrejme, že efekt môže dosiahnuť len celé ľudstvo, ale ktovie – možno v tejto chvíli číta podobný článok ešte o sto ľudí viac? Ochrana lesov Zastaviť odlesňovanie. Rastliny sú naša spása! Okrem toho je potrebné nielen zachovať existujúce lesy, ale aj aktívne vysádzať nové. Každý človek by mal pochopiť tento problém. Fotosyntéza je taká silná, že nám dokáže poskytnúť obrovské množstvo kyslíka. Stačí na normálny životľudí a odstraňovanie škodlivých plynov z atmosféry. Používanie elektrických vozidiel Vyhnite sa používaniu vozidiel poháňaných palivom. Zvýrazňuje každé auto veľké množstvo skleníkových plynov za rok, tak prečo neurobiť ekologicky zdravé rozhodnutia? Vedci nám už ponúkajú elektromobily – autá šetrné k životnému prostrediu, ktoré nepoužívajú palivo. Mínus „palivového“ auta je ďalším krokom k eliminácii skleníkových plynov. Po celom svete sa snažia tento prechod urýchliť, no zatiaľ je moderný vývoj takýchto strojov ďaleko od dokonalosti. Ani v Japonsku, kde sa takéto autá využívajú najviac, nie sú pripravení úplne prejsť na ich používanie. Alternatíva k uhľovodíkovým palivám Vynález alternatívnej energie. Ľudstvo nestojí na mieste, tak prečo sa zasekávame pri používaní uhlia, ropy a plynu? Spaľovanie týchto prírodných zložiek vedie k hromadeniu skleníkových plynov v atmosfére, takže je čas prejsť na ekologickú formu energie. Nemôžeme úplne opustiť všetko, čo uvoľňuje škodlivé plyny. Ale môžeme pomôcť zvýšiť kyslík v atmosfére. Nielen skutočný muž by mal zasadiť strom - musí to urobiť každý! Čo je najdôležitejšie pri riešení akéhokoľvek problému? Nezatváraj pred ňou oči. Škody spôsobené skleníkovým efektom si možno nevšimneme, ale budúce generácie si to určite všimnú. Môžeme prestať spaľovať uhlie a ropu, zachovať prirodzenú vegetáciu planéty, opustiť konvenčné auto v prospech ekologického – a to všetko kvôli čomu? Aby po nás mohla existovať naša Zem

Ozónové diery

Ozónová diera – lokálny pokles koncentrácie ozónu v ozónovej vrstve Zeme

Každý vie, že naša planéta je obalená pomerne hustou ozónovou vrstvou, ktorá sa nachádza vo výške 12–50 km nad zemským povrchom. Táto vzduchová medzera je spoľahlivou ochranou všetkých živých vecí pred nebezpečným ultrafialovým žiarením a umožňuje vyhnúť sa škodlivým účinkom slnečného žiarenia.

Práve vďaka ozónovej vrstve sa mikroorganizmy kedysi mohli dostať z oceánov na pevninu a prispeli k vzniku vysoko rozvinutých foriem života. Od začiatku 20. storočia sa však ozónová vrstva začala rúcať, v dôsledku čoho začali na niektorých miestach stratosféry vznikať ozónové diery.

Čo sú ozónové diery?

Na rozdiel od všeobecného presvedčenia, že ozónová diera je medzera na oblohe, v skutočnosti ide o oblasť s výrazným poklesom hladín ozónu v stratosfére. Na takýchto miestach ľahšie preniknú ultrafialové lúče na povrch planéty a majú svoj deštruktívny vplyv na všetko živé na nej.

Na rozdiel od miest s normálnou koncentráciou ozónu je obsah dier v „modrej“ substancii len asi 30 %.

Kde sú ozónové diery?

Prvá veľká ozónová diera bola objavená nad Antarktídou v roku 1985. Jeho priemer bol asi 1000 km a objavoval sa každý rok v auguste a zmizol začiatkom zimy. Potom vedci zistili, že koncentrácia ozónu nad pevninou sa znížila o 50% a jeho najväčší pokles bol zaznamenaný vo výškach od 14 do 19 km.
Následne bola nad Arktídou objavená ďalšia veľká diera (s menšou veľkosťou), no v súčasnosti vedci poznajú stovky podobných javov, hoci najväčší je stále ten, ktorý sa objavuje nad Antarktídou.

Ozón sa nachádza v odpadových plynoch emitovaných priemyselnými odvetviami a je to nebezpečná chemikália. Je to veľmi aktívny prvok a môže spôsobiť koróziu konštrukčných prvkov všetkých druhov konštrukcií. V atmosfére sa však ozón mení na neoceniteľného pomocníka, bez ktorého by život na Zemi jednoducho nemohol existovať.

Stratosféra je tá, ktorá nasleduje po tej, v ktorej žijeme. Jeho vrchná časť je pokrytá ozónom, jeho obsah v tejto vrstve je 3 molekuly na 10 miliónov iných molekúl vzduchu. Napriek tomu, že koncentrácia je veľmi nízka, ozón plní životne dôležitú funkciu - je schopný blokovať cestu ultrafialových lúčov prichádzajúcich z vesmíru súčasne so slnečným žiarením. Ultrafialové lúče negatívne ovplyvňujú štruktúru živých buniek a môžu spôsobiť rozvoj chorôb, ako je očný zákal, rakovina a iné vážne ochorenia.

Ochrana je založená na nasledujúcom princípe. V momente, keď sa molekuly kyslíka stretnú v dráhe ultrafialových lúčov, dôjde k reakcii, ktorá ich rozdelí na 2 atómy kyslíka. Výsledné atómy sa spájajú s nerozštiepenými molekulami a vytvárajú molekuly ozónu pozostávajúce z 3 atómov kyslíka. Keď sa stretnú s molekulami ozónu, rozložia ich na tri atómy kyslíka. Moment rozdelenia molekúl je sprevádzaný uvoľňovaním tepla a už sa nedostanú na zemský povrch.

Ozónové diery

Proces premeny kyslíka na ozón a naopak sa nazýva cyklus kyslík-ozón. Jeho mechanizmus je vyvážený, jeho dynamika sa však mení v závislosti od intenzity slnečného žiarenia, ročného obdobia a najmä prírodných katastrof Vedci dospeli k záveru, že ľudská činnosť negatívne ovplyvňuje jeho hrúbku. Poškodzovanie ozónovej vrstvy bolo za posledné desaťročia zdokumentované na mnohých miestach. V niektorých prípadoch úplne zmizla. Ako znížiť negatívny vplyv človeka na tento cyklus?

Ozónové diery vznikajú v dôsledku skutočnosti, že proces deštrukcie ochrannej vrstvy je oveľa intenzívnejší ako jej tvorba. Vysvetľuje to skutočnosť, že v procese ľudského života je atmosféra znečistená rôznymi zlúčeninami poškodzujúcimi ozónovú vrstvu. Sú to predovšetkým chlór, bróm, fluór, uhlík a vodík. Vedci sa domnievajú, že zlúčeniny chlórfluórovaných uhľovodíkov predstavujú veľkú hrozbu pre ozónovú vrstvu. Sú široko používané v chladiarňach, priemyselných rozpúšťadlách, klimatizáciách a aerosólových nádobách.

Chlór, ktorý sa dostane do ozónovej vrstvy, s ňou interaguje. Chemickou reakciou vzniká aj molekula kyslíka. Keď sa oxid chlóru stretne s voľným atómom kyslíka, dôjde k ďalšej interakcii, v dôsledku ktorej sa uvoľní chlór a objaví sa molekula kyslíka. Následne sa reťaz opakuje, pretože chlór nie je schopný opustiť atmosféru ani spadnúť na zem. Ozónové diery sú dôsledkom skutočnosti, že koncentrácia tohto prvku klesá v dôsledku jeho zrýchleného rozkladu, keď sa v jeho vrstve objavia cudzie cudzie zložky.

Miesta

Najväčšie ozónové diery boli nájdené nad Antarktídou. Ich veľkosť prakticky zodpovedá rozlohe samotného kontinentu. Táto oblasť je prakticky neobývaná, no vedci sa obávajú, že by sa prielom mohol rozšíriť do ďalších husto obývaných oblastí planéty. Toto je plné smrti Zeme.

Aby sa zabránilo úbytku ozónovej vrstvy, je potrebné v prvom rade znížiť množstvo deštruktívnych látok vypúšťaných do atmosféry. V roku 1987 bola v 180 krajinách podpísaná Montrealská zmluva, ktorá počíta s postupným znižovaním emisií látok obsahujúcich chlór. Teraz sa už ozónová diera zmenšuje a vedci dúfajú, že do roku 2050 sa situácia úplne napraví.

Ozónové diery - „deti“ stratosférických vírov

Hoci je v modernej atmosfére málo ozónu – nie viac ako jedna trimilióntina ostatných plynov – jeho úloha je mimoriadne veľká: spomaľuje tvrdé ultrafialové žiarenie (krátkovlnná časť slnečného spektra), ktoré ničí proteíny a jadrové bunky. kyseliny. Stratosférický ozón je navyše dôležitým klimatickým faktorom, ktorý určuje krátkodobé a lokálne zmeny počasia.

Rýchlosť reakcií ničenia ozónu závisí od katalyzátorov, ktorými môžu byť buď prírodné atmosférické oxidy, alebo látky uvoľnené do atmosféry v dôsledku prírodných katastrof (napríklad silných sopečných erupcií). V druhej polovici minulého storočia sa však zistilo, že látky priemyselného pôvodu môžu slúžiť aj ako katalyzátory reakcií ničenia ozónu a ľudstvo sa vážne znepokojilo...

Ozón (O3) je pomerne zriedkavá molekulárna forma kyslíka pozostávajúca z troch atómov. Aj keď je v modernej atmosfére málo ozónu – nie viac ako jedna trimilióntina ostatných plynov – jeho úloha je mimoriadne veľká: blokuje tvrdé ultrafialové žiarenie (krátkovlnná časť slnečného spektra), ktoré ničí proteíny a jadrové bunky. kyseliny. Preto pred príchodom fotosyntézy – a teda voľného kyslíka a ozónovej vrstvy v atmosfére – mohol život existovať iba vo vode.

Stratosférický ozón je navyše dôležitým klimatickým faktorom, ktorý určuje krátkodobé a lokálne zmeny počasia. Absorbovaním slnečného žiarenia a prenosom energie na iné plyny ozón ohrieva stratosféru a tým reguluje charakter planetárnych tepelných a kruhových procesov v celej atmosfére.

V prírodných podmienkach sa vplyvom rôznych faktorov živej a neživej prírody tvoria a rozpadajú nestabilné molekuly ozónu a v priebehu dlhého vývoja sa tento proces dostal do určitej dynamickej rovnováhy. Rýchlosť reakcií ničenia ozónu závisí od katalyzátorov, ktorými môžu byť buď prírodné atmosférické oxidy, alebo látky uvoľnené do atmosféry v dôsledku prírodných katastrof (napríklad silných sopečných erupcií).

V druhej polovici minulého storočia sa však zistilo, že látky priemyselného pôvodu môžu slúžiť aj ako katalyzátory reakcií ničenia ozónu a ľudstvo sa vážne obávalo. Verejnú mienku mimoriadne vzrušilo objavenie takzvanej ozónovej „diery“ nad Antarktídou.

"Diera" nad Antarktídou

Znateľná strata ozónovej vrstvy nad Antarktídou – ozónová diera – bola prvýkrát objavená už v roku 1957, počas Medzinárodného geofyzikálneho roka. Jej skutočný príbeh sa začal o 28 rokov neskôr článkom v májovom čísle časopisu Príroda, kde bolo navrhnuté, že príčinou anomálneho jarného minima nad Antarktídou je priemyselné (vrátane freónov) znečistenie ovzdušia (Farman a kol., 1985).

Zistilo sa, že ozónová diera nad Antarktídou sa zvyčajne objaví raz za dva roky, trvá približne tri mesiace a potom zmizne. Nie je to priechodná diera, ako by sa mohlo zdať, ale priehlbina, preto je správnejšie hovoriť o „prepadaní ozónovej vrstvy“. Žiaľ, všetky nasledujúce štúdie ozónovej diery boli zamerané najmä na preukázanie jej antropogénneho pôvodu (Roan, 1989).

Dnes existujú rôzne hypotézy týkajúce sa chemických a dynamických mechanizmov tvorby ozónových dier. Mnohé známe fakty však nezapadajú do chemickej antropogénnej teórie. Napríklad zvýšenie úrovne stratosférického ozónu v určitých geografických oblastiach.

Tu je tá „najnaivnejšia“ otázka: prečo sa na južnej pologuli tvorí diera, hoci na severnej sa vyrábajú freóny, napriek tomu, že nie je známe, či medzi pologuľami v súčasnosti existuje vzdušná komunikácia?

Žiadna z existujúcich teórií nie je založená na rozsiahlych podrobných meraniach TOC a štúdiách procesov prebiehajúcich v stratosfére. Na otázku o stupni izolácie polárnej stratosféry nad Antarktídou, ako aj na množstvo ďalších otázok súvisiacich s problémom tvorby ozónových dier bolo možné odpovedať len pomocou novej metódy sledovania pohybov. prúdenia vzduchu navrhnutého V. B. Kaškinom (Kashkin, Sukhinin, 2001; Kaškin a kol., 2002).

Prúdenie vzduchu v troposfére (až do výšky 10 km) sa dlhodobo sleduje pozorovaním translačných a rotačných pohybov oblakov. Ozón je v skutočnosti tiež obrovský „oblak“ nad celým povrchom Zeme a podľa zmien jeho hustoty môžeme posudzovať pohyb vzdušných hmôt nad 10 km, rovnako ako poznáme smer vetra pri pohľade na zamračená obloha počas zamračeného dňa. Na tieto účely by sa hustota ozónu mala merať v bodoch priestorovej siete v určitom časovom intervale, napríklad každých 24 hodín. Sledovaním toho, ako sa zmenilo ozónové pole, môžete odhadnúť uhol jeho rotácie za deň, smer a rýchlosť pohybu.

Pomocou novej metódy bola dynamika ozónovej vrstvy študovaná v roku 2000, keď bola nad Antarktídou pozorovaná rekordne veľká ozónová diera (Kashkin a kol., 2002). Použili na to satelitné údaje o hustote ozónu na celej južnej pologuli, od rovníka po pól. V dôsledku toho sa zistilo, že obsah ozónu je minimálny v strede lievika takzvaného cirkumpolárneho víru, ktorý sa vytvoril nad pólom, o čom budeme podrobnejšie diskutovať nižšie. Na základe týchto údajov bola predložená hypotéza o prirodzenom mechanizme tvorby ozónových „dier“.

Globálna dynamika stratosféry: hypotéza

Cirkumpolárne víry sa vytvárajú, keď sa masy stratosférického vzduchu pohybujú v poludníkovom a zemepisnom smere. Ako sa to stane? Na teplom rovníku je stratosféra vyššie a na studenom póle je nižšia. Vzduchové prúdy (spolu s ozónom) sa kotúľajú zo stratosféry ako z kopca a pohybujú sa čoraz rýchlejšie od rovníka k pólu. Pohyb zo západu na východ nastáva pod vplyvom Coriolisovej sily spojenej s rotáciou Zeme. V dôsledku toho sa zdá, že vzdušné prúdy sú navinuté ako vlákna na vretene na južnej a severnej pologuli.

„Vreteno“ vzdušných hmôt rotuje počas roka na oboch pologuliach, no výraznejšie sa prejavuje koncom zimy a začiatkom jari, pretože výška stratosféry na rovníku zostáva počas celého roka takmer nezmenená a na póloch je vyššia v lete a nižšia v zime, keď je obzvlášť chladno.

Ozónová vrstva v stredných zemepisných šírkach vzniká mohutným prílevom od rovníka, ako aj fotochemickými reakciami, ktoré prebiehajú in situ. Ale ozón v polárnej oblasti vďačí za svoj vznik najmä rovníku a stredných zemepisných šírkach a jeho obsah je tam dosť nízky. Fotochemické reakcie na póle, kde slnečné lúče dopadajú pod malým uhlom, prebiehajú pomaly a značnú časť ozónu prichádzajúceho z rovníka sa podarí cestou zničiť.

Vzduchové masy sa však nie vždy pohybujú týmto spôsobom. V najchladnejších zimách, keď stratosféra nad pólom klesá veľmi nízko nad zemský povrch a „sklz“ je obzvlášť strmý, sa situácia mení. Stratosférické prúdy sa valia dole tak rýchlo, že tento efekt pozná každý, kto sledoval, ako voda preteká dierou vo vani. Po dosiahnutí určitej rýchlosti sa voda začne rýchlo otáčať a okolo otvoru sa vytvorí charakteristický lievik vytvorený odstredivou silou.

Niečo podobné sa deje v globálnej dynamike stratosférických tokov. Keď stratosférické prúdy vzduchu získajú dostatočne vysokú rýchlosť, odstredivá sila ich začne tlačiť preč od pólov smerom k stredným zemepisným šírkam. V dôsledku toho sa vzduchové hmoty pohybujú od rovníka a od pólu smerom k sebe, čo vedie k vytvoreniu rýchlo rotujúceho vírivého „hriadeľa“ v oblasti strednej zemepisnej šírky.

Výmena vzduchu medzi rovníkovými a polárnymi oblasťami prestáva ozón prúdiť od rovníka a zo stredných zemepisných šírok k pólu. Okrem toho ozón zostávajúci na póle, ako v centrifúge, je tlačený smerom k stredným zemepisným šírkam odstredivou silou, pretože je ťažší ako vzduch. V dôsledku toho koncentrácia ozónu vo vnútri lievika prudko klesá - nad pólom sa vytvára ozónová „diera“ a v stredných zemepisných šírkach - oblasť s vysokým obsahom ozónu zodpovedajúca „šachtu“ cirkumpolárneho víru.

Na jar sa antarktická stratosféra otepľuje a stúpa vyššie - lievik zmizne. Obnovuje sa vzdušná komunikácia medzi strednými a vysokými zemepisnými šírkami a urýchľujú sa fotochemické reakcie tvorby ozónu. Ozónová diera mizne pred ďalšou obzvlášť chladnou zimou na južnom póle.

Čo je v Arktíde?

Hoci dynamika stratosférických prúdov a teda aj ozónová vrstva na severnej a južnej pologuli sú vo všeobecnosti podobné, ozónová diera sa z času na čas objaví nad južným pólom. Nad severným pólom nie sú žiadne ozónové diery, pretože zimy sú tam miernejšie a stratosféra nikdy neklesne dostatočne nízko na to, aby vzdušné prúdy dosiahli rýchlosť potrebnú na vytvorenie diery.

Je tu ešte jeden dôležitý rozdiel. Na južnej pologuli rotuje cirkumpolárny vír takmer dvakrát rýchlejšie ako na severnej pologuli. A to nie je prekvapujúce: Antarktídu obklopujú moria a okolo nej je cirkumpolárny morský prúd - v podstate sa spolu otáčajú obrovské masy vody a vzduchu. Na severnej pologuli je obraz iný: v stredných zemepisných šírkach sú kontinenty s horskými pásmami a trenie vzdušnej hmoty o zemský povrch neumožňuje cirkumpolárnemu víru získať dostatočne vysokú rýchlosť.

V stredných zemepisných šírkach severnej pologule sa však niekedy objavujú malé ozónové „diery“ iného pôvodu. Odkiaľ prišli? Pohyb vzduchu v stratosfére stredných zemepisných šírok hornatej severnej pologule pripomína pohyb vody v plytkom toku s kamenistým dnom, kedy sa na hladine vody tvoria početné víry. V stredných zemepisných šírkach severnej pologule zohrávajú úlohu topografie spodného povrchu teplotné rozdiely na hraniciach kontinentov a oceánov, pohorí a rovín.

Prudká zmena teploty na povrchu Zeme vedie k vzniku vertikálnych tokov v troposfére. Stratosférické vetry, ktoré sa stretávajú s týmito prúdmi, vytvárajú víry, ktoré sa môžu otáčať oboma smermi s rovnakou pravdepodobnosťou. V ich vnútri sa objavujú oblasti s nízkym obsahom ozónu, teda ozónové diery, ktorých veľkosť je oveľa menšia ako na južnom póle. A treba poznamenať, že takéto víry s rôznymi smermi rotácie boli objavené na prvý pokus.

Dynamika prúdenia vzduchu v stratosfére, ktorú sme sledovali pozorovaním ozónového oblaku, nám teda umožňuje poskytnúť vierohodné vysvetlenie mechanizmu vzniku ozónovej diery nad Antarktídou. Zrejme podobné zmeny v ozónovej vrstve, spôsobené aerodynamickými javmi v stratosfére, prebiehali dávno pred príchodom človeka.

Všetky vyššie uvedené neznamená, že freóny a iné plyny priemyselného pôvodu nemajú deštruktívny účinok na ozónovú vrstvu. Vedci však ešte musia zistiť, aký je vzťah medzi prírodnými a antropogénnymi faktormi, ktoré ovplyvňujú tvorbu ozónových dier, je neprijateľné robiť unáhlené závery o takých dôležitých otázkach.

Zem je nepochybne najunikátnejšou planétou našej slnečnej sústavy. Toto je jediná planéta vhodná pre život. Nie vždy si to však vážime a veríme, že nie sme schopní zmeniť a narušiť to, čo bolo vytvorené za miliardy rokov. Počas celej histórie svojej existencie naša planéta nikdy nedostala také zaťaženie, aké jej dal človek.

Naša planéta má ozónovú vrstvu, ktorá je pre náš život taká potrebná. Chráni nás pred vystavením ultrafialovým lúčom vyžarujúcim zo slnka. Bez nej by život na tejto planéte nebol možný.

Ozón je modrý plyn s charakteristickým zápachom. Každý z nás pozná tento štipľavý zápach, ktorý je obzvlášť citeľný po daždi. Nie nadarmo znamená ozón v gréčtine „voňajúci“. Vzniká vo výške do 50 km od povrchu zeme. Ale väčšina z toho sa nachádza na 22 - 24 km.

Príčiny ozónových dier

Začiatkom 70. rokov si vedci začali všímať úbytok ozónovej vrstvy. Dôvodom je vstup látok poškodzujúcich ozónovú vrstvu do horných vrstiev stratosféry používaných v priemysle, štarty rakiet a mnoho ďalších faktorov. Ide najmä o molekuly chlóru a brómu. Chlórfluórované uhľovodíky a ďalšie látky uvoľňované človekom sa dostávajú do stratosféry, kde sa vplyvom slnečného žiarenia rozkladajú na chlór a spaľujú molekuly ozónu. Je dokázané, že jedna molekula chlóru dokáže spáliť 100 000 molekúl ozónu. A v atmosfére vydrží od 75 do 111 rokov!

V dôsledku pádu ozónu v atmosfére vznikajú ozónové diery. Prvý bol objavený začiatkom 80. rokov v Arktíde. Jeho priemer nebol príliš veľký a pokles ozónu bol 9 percent.

Ozónová diera v Arktíde

Ozónová diera je veľký pokles percenta ozónu na určitých miestach v atmosfére. Samotné slovo „diera“ nám to objasňuje bez ďalšieho vysvetlenia.

Na jar 1985 v Antarktíde nad stanicou Hally Bay klesol obsah ozónu o 40 %. Diera sa ukázala byť obrovská a už sa presunula za Antarktídu. Jeho vrstva dosahuje výšku až 24 km. V roku 2008 sa počítalo, že jeho veľkosť bola už viac ako 26 miliónov km2. Toto ohromilo celý svet. Vyjasnilo sa to? že naša atmosféra je vo väčšom nebezpečenstve, ako sme si predstavovali. Od roku 1971 hladina ozónu celosvetovo klesla o 7 %. V dôsledku toho začala naša planéta prijímať ultrafialové žiarenie zo Slnka, ktoré je biologicky nebezpečné.

Dôsledky ozónových dier

Lekári sa domnievajú, že v dôsledku poklesu ozónu sa zvýšilo percento rakoviny kože a slepoty v dôsledku šedého zákalu. Znižuje sa aj ľudská imunita, čo vedie k rôznym druhom iných ochorení. Najviac trpia obyvatelia horných vrstiev oceánov. Sú to krevety, kraby, riasy, planktón atď.

Teraz bola podpísaná medzinárodná dohoda OSN o znížení používania látok poškodzujúcich ozónovú vrstvu. Ale aj keď ich prestanete používať. Uzatvorenie dier bude trvať viac ako 100 rokov.

Dajú sa ozónové diery opraviť?

Vedci doteraz navrhli jeden spôsob, ako obnoviť ozón pomocou lietadiel. K tomu je potrebné vo výške 12-30 kilometrov nad Zemou uvoľniť kyslík alebo umelo vytvorený ozón a rozptýliť ho špeciálnym rozprašovačom. Týmto spôsobom je možné postupne vyplniť ozónové diery. Nevýhodou tejto metódy je, že vyžaduje značný ekonomický odpad. Navyše nie je možné naraz vypustiť do atmosféry veľké množstvo ozón. Aj samotný proces transportu ozónu je zložitý a nebezpečný.

Mýty o ozónových dierach

Keďže problém ozónových dier zostáva otvorený, vytvorilo sa okolo neho niekoľko mylných predstáv. Snažili sa teda z úbytku ozónovej vrstvy urobiť fikciu, ktorá je prospešná pre priemysel, údajne kvôli obohacovaniu. Naopak, všetky chlórfluorokarbónové látky boli nahradené lacnejšími a bezpečnejšími komponentmi prírodného pôvodu.

Ďalším falošným tvrdením je, že freóny poškodzujúce ozónovú vrstvu sú príliš ťažké na to, aby sa dostali do ozónovej vrstvy. Ale v atmosfére sú všetky prvky zmiešané a znečisťujúce zložky môžu dosiahnuť úroveň stratosféry, kde sa nachádza ozónová vrstva.

Nemali by ste dôverovať tvrdeniu, že ozón ničia halogény prírodného pôvodu a nie antropogénneho pôvodu. Nie je to pravda, je to ľudská činnosť, ktorá prispieva k uvoľňovaniu rôznych škodlivých látok, ktoré ničia ozónovú vrstvu. Následky výbuchov sopiek a iných prírodných katastrof nemajú na stav ozónu prakticky žiadny vplyv.

A posledný mýtus je, že ozón sa ničí iba nad Antarktídou. V skutočnosti sa v celej atmosfére tvoria ozónové diery, čo spôsobuje celkové zníženie množstva ozónu.

Prognózy do budúcnosti

Odkedy začali existovať ozónové diery, boli pozorne sledované. V poslednej dobe je situácia dosť nejednoznačná. Na jednej strane v mnohých krajinách vznikajú a miznú malé ozónové diery, najmä v priemyselných oblastiach, a na druhej strane je pozitívny trend znižovania niektorých veľkých ozónových dier.

Počas pozorovaní vedci zaznamenali, že najväčšia ozónová diera visela nad Antarktídou a svoju maximálnu veľkosť dosiahla v roku 2000. Odvtedy, súdiac podľa satelitných snímok, sa diera postupne zatvára. Tieto tvrdenia sú prezentované vo vedeckom časopise Science. Ekológovia odhadujú, že jeho plocha sa zmenšila o 4 milióny metrov štvorcových. kilometrov.

Výskumy ukazujú, že množstvo ozónu v stratosfére sa z roka na rok postupne zvyšuje. To bolo uľahčené podpísaním Montrealského protokolu v roku 1987. V súlade s týmto dokumentom sa všetky krajiny snažia znižovať emisie do ovzdušia a znižuje sa množstvo dopravy. Čína je v tomto smere obzvlášť úspešná. Tam je vzhľad nových áut regulovaný a existuje koncept kvóty, to znamená, že za rok je možné zaregistrovať určitý počet poznávacích značiek áut. Okrem toho sa dosiahli určité úspechy v zlepšovaní atmosféry, pretože ľudia postupne prechádzajú na alternatívne zdroje energie a hľadajú sa efektívne zdroje, ktoré by pomohli šetriť.

Po roku 1987 sa problém ozónových dier objavil viac ako raz. Tomuto problému sa venuje množstvo konferencií a stretnutí vedcov. O otázkach sa diskutuje aj na stretnutiach predstaviteľov štátu. V roku 2015 sa teda v Paríži konala Konferencia o zmene klímy, ktorej cieľom bolo vyvinúť opatrenia proti zmene klímy. To tiež pomôže znížiť emisie do atmosféry, čo znamená, že ozónové diery sa budú postupne uzatvárať. Vedci napríklad predpovedajú, že do konca 21. storočia ozónová diera nad Antarktídou úplne zmizne.

Kde sú ozónové diery (VIDEO)

OZÓNOVÁ DIERA - medzera v ozonosfére (s priemerom cez 1000 km), ktorá sa objavila nad Antarktídou a presúva sa do obývaných oblastí Austrálie. Mnoho ľudí nechápe, prečo sa v Antarktíde vytvára ozónová diera, keď sa hlavné emisie freónov vyskytujú na severnej pologuli. Ozónová diera s priemerom vyše 1000 km bola prvýkrát objavená v roku 1985 na južnej pologuli nad Antarktídou skupinou britských vedcov vedených Georgeom Farmanom.

Ozónová diera je lokálny pokles koncentrácie ozónu v ozónovej vrstve Zeme. Ďalšia diera sa tvorila nad severnou pologuľou v Arktíde, ale menšej veľkosti. V tomto štádiu ľudského vývoja svetoví vedci dokázali, že na Zemi je obrovské množstvo ozónových dier. Ale najnebezpečnejší a najväčší sa nachádza nad Antarktídou.

Ako vznikajú ozónové diery? Ako ich opraviť?

Rowland a Molina navrhli, že atómy chlóru by mohli spôsobiť zničenie veľkého množstva ozónu v stratosfére. Niekedy sa argumentuje, že keďže molekuly freónu sú oveľa ťažšie ako dusík a kyslík, nemôžu dosiahnuť stratosféru vo významných množstvách. Preto sú aj také ťažké plyny, ako sú inertné plyny alebo freóny, rovnomerne rozložené v atmosfére vrátane stratosféry.

Pre svoju nízku reaktivitu sa v spodných vrstvách atmosféry prakticky nespotrebúvajú a majú životnosť niekoľko rokov či dokonca desaťročí. V tomto čase nie je polárna oblasť osvetlená Slnkom a ozón tam nevzniká.

Objaviteľmi ozónovej vrstvy boli francúzski fyzici Charles Fabry a Henri Buisson. V roku 1912 dokázali pomocou spektroskopických meraní ultrafialového žiarenia dokázať existenciu ozónu vo vrstvách atmosféry vzdialených od Zeme. Viedenský dohovor o ochrane ozónovej vrstvy bol prijatý v roku 1985 a Montrealský protokol v roku 1987. Niektoré z nich sú schopné dostať sa na zemský povrch a cez trhliny difundovať do atmosféry.

Rok 1992 bol pre vedcov poznačený skutočnosťou, že nad severnou pologuľou v Antarktíde sa vytvorila ďalšia ozónová diera s oveľa menším priemerom. A v roku 2008 dosiahol priemer prvého ozónového javu objaveného v Antarktíde svoju maximálnu rekordnú veľkosť – 27 miliónov štvorcových kilometrov. Keďže ozónová vrstva je určená na ochranu povrchu našej planéty pred prebytkom ultrafialového slnečného žiarenia, možno ozónové diery považovať za skutočne nebezpečný jav pre živé organizmy.

Vo výške 20 - 50 kilometrov nad povrchom Zeme sa v atmosfére nachádza vrstva ozónu. Ozón je špeciálna forma kyslíka. Ozónová vrstva atmosféry je veľmi tenká. Ak by všetok dostupný atmosférický ozón rovnomerne pokrýval plochu 45 kilometrov štvorcových, výsledkom by bola vrstva s hrúbkou 0,3 centimetra.

Čo je ozónová vrstva a prečo je jej ničenie škodlivé?

V roku 1978 na základe údajov o vplyve freónov na ozónovú vrstvu atmosféry vláda Spojených štátov amerických (USA) zakázala výrobu a predaj aerosólov s obsahom freónov. Pravdaže, výrobcovia aerosólov a spolu s nimi aj mnohí vedci považujú teóriu ničenia ozónovej vrstvy za nepresvedčivú. V roku 1985 britskí vedci urobili úžasný objav. Objavili obrovskú „dieru“ v ozónovej vrstve nad Antarktídou. Táto diera veľká ako Spojené štáty americké sa objavuje každú jar.

Oblasť takzvanej ozónovej diery, ktorá sa každoročne tvorí v stratosfére nad Antarktídou, je 1,7-krát väčšia ako oblasť samotného kontinentu, uviedol Národný meteorologický úrad Japonska. Ozónová diera je spôsobená poškodzovaním ozónovej vrstvy plynmi, ako je freón, a vzniká každoročne medzi augustom a decembrom.

Ozónové diery – príčiny a následky

Objavoval sa každý rok v auguste a prestal existovať v decembri až januári. Fluór sa teda nezúčastňuje na reakciách rozkladu ozónu. Jód tiež neničí stratosférický ozón, pretože organické látky obsahujúce jód sú takmer úplne spotrebované v troposfére.

Halogénované uhľovodíky sú tiež prítomné v plynoch z hydrotermálnych prieduchov. Pevné častice, ktoré sa dostali do stratosféry ešte v roku 1991 počas erupcie hory Pinatubo na Filipínskych ostrovoch, teda stále prispievajú k tvorbe ozónových dier. Ozónová diera predstavuje nebezpečenstvo pre živé organizmy, pretože ozónová vrstva chráni povrch Zeme pred nadmernými dávkami ultrafialového žiarenia zo Slnka.

História objavovania ozónových dier v atmosfére

Ozónová „diera“ (zníženie koncentrácie ozónu v atmosfére) neustále existuje nad Antarktídou; zvyšuje sa v zime a dosahuje maximum na jar. A nemôže dôjsť k „úplnej obnove ozónovej vrstvy“. Treba poznamenať, že ozón je nestabilný plyn, jeho molekuly sa rozpadajú pomerne rýchlo. Antarktická ozónová diera je nepretržite monitorovaná od roku 1987; Zistilo sa, že jeho rozmery sú približne stabilné - od 21 do 30 miliónov štvorcových km.

Ozónová vrstva sa nachádza v stratosfére vo výške približne 25 kilometrov od zemského povrchu. A za vznik ozónových dier môžu opäť ľudia. Nie, samozrejme, doslova nezničili ozónovú vrstvu.

V dôsledku nedostatku slnečného žiarenia počas polárnych nocí nevzniká ozón. Toto tvrdenie platí pre stredné a vysoké zemepisné šírky. Vo zvyšku je cyklus chlóru zodpovedný len za 15-25% straty ozónu v stratosfére. DuPont po zverejnení údajov o účasti freónov na ničení stratosférického ozónu prijal túto teóriu nepriateľsky a minul milióny dolárov na tlačovú kampaň na ochranu freónov.

Experimentálne merania ich koncentrácií v atmosfére to potvrdzujú, pozri napríklad vpravo graf distribúcie freónu CFC-11 podľa výšky. Ale to nie je pravda. Kryptón s atómovou hmotnosťou 84 a hélium s atómovou hmotnosťou 4 majú rovnakú relatívnu koncentráciu pri povrchu aj vo výške 100 km.

Táto ozónová diera sa objavuje každoročne v auguste a medzi decembrom a januárom zmizla. Na rozdiel napríklad od hydrofluorofreónov, ktoré sa rozkladajú na atómy fluóru, ktoré zase rýchlo reagujú s vodou za vzniku stabilného fluorovodíka. Faktom je, že freóny sú dobre zmiešané v troposfére a stratosfére. V mieste takejto interakcie sa ozónová vrstva zničí a zmizne. Ozónovú dieru prvýkrát objavila v roku 1985 skupina britských vedcov pod vedením Joea Farmana.