Zemlja je nedvojbeno najunikatniji planet u našem Sunčevom sustavu. To je jedini planet prilagođen životu. Ali mi to ne cijenimo uvijek i vjerujemo da nismo u stanju promijeniti i poremetiti ono što je stvarano milijardama godina. U cijeloj povijesti postojanja naš planet nikada nije primio takva opterećenja koja mu je dao čovjek.

Ozonska rupa iznad Antarktika

Na našem planetu postoji ozonski omotač, koji je tako neophodan za naš život. Štiti nas od utjecaja ultraljubičastih zraka sunca. Bez njega život na ovoj planeti ne bi bio moguć.

Ozon je plavi plin karakterističnog mirisa. Svatko od nas poznaje ovaj oštar miris, koji se posebno čuje nakon kiše. Nije ni čudo što ozon na grčkom znači "miris". Nastaje na visini do 50 km od površine zemlje. Ali najveći dio se nalazi na 22 - 24 km.

Uzroci ozonskih rupa

Početkom 1970-ih znanstvenici su počeli primjećivati ​​smanjenje ozonskog omotača. Razlog tome je ulazak u gornje slojeve stratosfere tvari koje oštećuju ozonski omotač koji se koriste u industriji, lansiranje raketa i mnogi drugi čimbenici. To su uglavnom molekule klora i broma. Klorofluorugljici i druge tvari koje ispušta čovjek dospijevaju u stratosferu, gdje se pod utjecajem sunčeve svjetlosti razlažu na klor i spaljuju molekule ozona. Dokazano je da jedna molekula klora može spaliti 100.000 molekula ozona. I zadržava se u atmosferi od 75 do 111 godina!

Kao posljedica pada ozona u atmosferi nastaju ozonske rupe. Prvi je otkriven ranih 80-ih na Arktiku. Njegov promjer nije bio jako velik, a pad ozona iznosio je 9 posto.

Ozonska rupa na Arktiku

Ozonska rupa je veliki pad postotka ozona na određenim mjestima u atmosferi. Sama riječ "rupa" čini da to shvatimo bez daljnjeg objašnjenja.

U proljeće 1985. na Antarktici, iznad postaje Halle Bay, sadržaj ozona pao je za 40%. Pokazalo se da je rupa ogromna i već je prešla granice Antarktika. U visini, njegov sloj doseže do 24 km. Godine 2008. procijenjeno je da je njegova veličina već veća od 26 milijuna km2. Zaprepastio je cijeli svijet. Je li jasno? da je naša atmosfera u većoj opasnosti nego što smo mislili. Od 1971. ozonski omotač u cijelom svijetu opao je za 7%. Kao rezultat toga, ultraljubičasto zračenje Sunca, koje je biološki opasno, počelo je padati na naš planet.

Posljedice ozonskih rupa

Liječnici vjeruju da je zbog smanjenja ozona porastao postotak raka kože i sljepoće zbog katarakte. Ljudski imunitet također pada, što dovodi do raznih vrsta drugih bolesti. Najviše pate stanovnici gornjih slojeva oceana. To su škampi, rakovi, alge, plankton itd.

Ujedinjeni narodi sada su potpisali međunarodni sporazum za smanjenje uporabe tvari koje oštećuju ozonski omotač. Ali čak i ako ih prestanete koristiti. trebat će više od 100 godina da se zatvore rupe.

Mogu li se ozonske rupe popraviti?

Do danas su znanstvenici predložili jedan način vraćanja ozona pomoću zrakoplova. Za to je potrebno ispustiti kisik ili umjetno stvoreni ozon na visini od 12-30 kilometara iznad Zemlje i raspršiti ga posebnim raspršivačem. Tako se malo po malo ozonske rupe mogu popuniti. Nedostatak ove metode je što zahtijeva značajan ekonomski otpad. Osim toga, nemoguće je ispustiti veliku količinu ozona u atmosferu odjednom. Također, proces transporta ozona je složen i nesiguran.

Mitovi o ozonskim rupama

Budući da je problem ozonskih rupa otvoren, oko njega se stvorilo nekoliko zabluda. Tako se oštećivanje ozonskog omotača nastojalo pretvoriti u fikciju koja je korisna za industriju, navodno zbog obogaćivanja. Naprotiv, sve tvari klorofluorougljika zamijenjene su jeftinijim i sigurnijim komponentama prirodnog podrijetla.

Još jedna lažna tvrdnja da su freoni koji navodno oštećuju ozon preteški da bi dosegli ozonski omotač. Ali u atmosferi se svi elementi miješaju, a zagađujuće komponente mogu doći do razine stratosfere, u kojoj se nalazi ozonski omotač.

Ne biste trebali vjerovati tvrdnji da ozon uništavaju halogeni prirodnog podrijetla, a ne antropogeni. To nije tako, ljudska aktivnost pridonosi oslobađanju raznih štetnih tvari koje uništavaju ozonski omotač. Posljedice eksplozije vulkana i drugih prirodnih katastrofa praktički ne utječu na stanje ozona.

I posljednji mit je da se ozon uništava samo iznad Antarktika. Zapravo, ozonske rupe nastaju posvuda u atmosferi, uzrokujući općenito smanjenje količine ozona.

Prognoze za budućnost

Otkad su ozonske rupe postale, pomno se prate. Nedavno je situacija postala prilično dvosmislena. S jedne strane, u mnogim zemljama male ozonske rupe nastaju i nestaju, posebice u industrijaliziranim područjima, as druge strane postoji pozitivan trend smanjenja nekih velikih ozonskih rupa.

Tijekom promatranja, istraživači su zabilježili da je najveća ozonska rupa visjela nad Antarktikom, a svoju najveću veličinu dosegla je 2000. godine. Od tada se, sudeći po slikama koje su snimili sateliti, rupa postupno zatvara. Ove izjave su predstavljene u znanstvenom časopisu Science. Ekolozi su izračunali da se njegova površina smanjila za 4 milijuna četvornih metara. kilometara.

Istraživanja pokazuju da se postupno iz godine u godinu povećava količina ozona u stratosferi. Tome je pridonijelo potpisivanje Montrealskog protokola 1987. godine. U skladu s ovim dokumentom, sve zemlje nastoje smanjiti emisije u atmosferu, smanjujući količinu transporta. Kina je u tom pogledu bila posebno uspješna. Njime se regulira pojava novih automobila i postoji koncept kvote, odnosno godišnje se može registrirati određeni broj automobilskih tablica. Osim toga, postignuti su određeni uspjesi u poboljšanju atmosfere, jer ljudi postupno prelaze na alternativne izvore energije, postoji potraga za učinkovitim resursima koji bi pomogli uštedi.

Od 1987. godine problem ozonskih rupa se više puta pominjao. Ovom problemu posvećene su mnoge konferencije i sastanci znanstvenika. O problemima se raspravlja i na sastancima državnih predstavnika. Tako je 2015. godine u Parizu održana konferencija čija je svrha bila razraditi akcije protiv klimatskih promjena. To će pomoći i smanjenju emisija u atmosferu, što znači da će se ozonske rupe postupno stezati. Na primjer, znanstvenici predviđaju da će do kraja 21. stoljeća ozonska rupa nad Antarktikom potpuno nestati.

Gdje su ozonske rupe (VIDEO)

Jedan od najznačajnijih "zelenih" mitova je tvrdnja da ozonske rupe iznad polova Zemlje nastaju zbog emisije određenih tvari koje proizvodi čovjek u atmosferu. Tisuće ljudi još uvijek vjeruju u to, iako svaki učenik koji nije bježao sa nastave kemije i geografije može razotkriti ovaj mit.

Mit da ljudska aktivnost dovodi do rasta takozvane ozonske rupe izvanredan je na mnogo načina. Prvo, vrlo je vjerojatan, odnosno utemeljen na stvarnim činjenicama. Kao što je prisutnost same ozonske rupe i činjenica da brojne tvari koje proizvodi čovjek mogu uništiti ozon. A ako je tako, onda nestručnjak ne sumnja da je ljudska aktivnost kriva za oštećenje ozonskog omotača - pogledajte samo grafikone rasta rupe i porasta emisija odgovarajućih tvari u atmosfera.

I tu se pojavljuje još jedna značajka mita o "ozonu". Iz nekog razloga, oni koji vjeruju gornjim dokazima potpuno zaboravljaju da podudarnost dvaju grafikona sama po sebi ne znači ništa. Uostalom, to može biti samo slučajnost. Kako bi imali neosporne dokaze o antropogenoj teoriji nastanka ozonskih rupa, potrebno je proučiti ne samo mehanizam uništavanja ozona freonima i drugim tvarima, već i mehanizam naknadne obnove sloja.

Pa, tu dolazi najzanimljiviji dio. Čim zainteresirani nespecijalist počne proučavati sve te mehanizme (za što ne morate sjediti danima u knjižnici - samo se sjetite nekoliko odlomaka iz školskih udžbenika kemije i geografije), odmah shvati da je ova verzija ništa više od mita. I prisjećajući se utjecaja koji je ovaj mit imao na svjetsko gospodarstvo, ograničavajući proizvodnju freona, odmah razumije zašto je nastao. Ipak, razmotrimo situaciju od samog početka i redom.

Iz tečaja kemije sjećamo se da je ozon alotropska modifikacija kisika. U njegovim molekulama ne dva O atoma, već tri. Ozon može nastati na različite načine, ali najčešći u prirodi je sljedeći: kisik apsorbira dio ultraljubičastog zračenja valne duljine 175-200 nm i 280-315 nm te se pretvara u ozon. Tako je u davnim vremenima (prije negdje 2-1,7 milijardi godina) nastao zaštitni ozonski omotač, koji tako nastaje do danas.

Usput, iz navedenog proizlazi da zapravo gotovo polovica opasnog UV zračenja apsorbira kisik, a ne ozon. Ozon je samo "nusproizvod" ovog procesa. No, njegova je vrijednost u tome što apsorbira i dio ultraljubičastog zračenja – onog čija je valna duljina od 200 do 280 nm. Ali što se događa sa samim ozonom? Tako je - pretvara se natrag u kisik. Dakle, u gornjim slojevima atmosfere postoji određeni ciklički ravnotežni proces - jedna vrsta ultraljubičastog zračenja doprinosi pretvorbi ozona u kisik, a potonji, apsorbirajući drugu vrstu UV zračenja, ponovno se pretvara u O 2.

Iz svega ovoga proizlazi jednostavan i logičan zaključak - da biste u potpunosti uništili ozonski omotač, morate našu atmosferu lišiti kisika. Uostalom, koliko god freona proizveli ljudi (ugljikovodici koji sadrže klor i brom koji se koriste kao rashladna sredstva i otapala), metana, klorovodika i dušikovog monoksida uništavaju molekule ozona, ultraljubičasto zračenje kisika ponovno će obnoviti ozonski omotač - uostalom, ovi tvari će ga "isključiti" nesposoban! Kao i smanjenje količine kisika u atmosferi, budući da ga drveće, trave i alge proizvode stotinama tisuća puta više nego čovječanstvo – spomenuti oštećivači ozona.

Dakle, kao što vidite, niti jedna tvar koju su stvorili ljudi ne može uništiti ozonski omotač dok u Zemljinoj atmosferi ima kisika, a Sunce emitira ultraljubičasto zračenje. Ali zašto se onda pojavljuju ozonske rupe? Odmah želim reći da sam izraz "rupa" nije sasvim točan - govorimo samo o stanjivanju ozonskog omotača u određenim dijelovima stratosfere, a ne o njegovom potpunom odsustvu. Ipak, da bi se odgovorilo na postavljeno pitanje, treba se jednostavno sjetiti gdje točno na planeti postoje najveće i najstabilnije ozonske rupe.

I ovdje se nema čega zapamtiti: najveća od stabilnih ozonskih rupa nalazi se točno iznad Antarktika, a druga, nešto manja, nalazi se iznad Arktika. Sve druge ozonske rupe na Zemlji su nestabilne, brzo nastaju, ali isto tako brzo i "krpe". Zašto onda u polarnim područjima stanjivanje ozonskog omotača traje tako dugo? Da, jednostavno zato što na ovim mjestima polarna noć traje šest mjeseci. A tijekom tog vremena atmosfera iznad Arktika i Antarktika ne prima dovoljno ultraljubičastog zračenja koje može pretvoriti kisik u ozon.

Pa, O 3, zauzvrat, ostavljen bez "nadopunjavanja", počinje se brzo urušavati - na kraju krajeva, to je vrlo nestabilna tvar. Zbog toga je ozonski omotač iznad polova prilično tanji, iako taj proces ide s određenim zakašnjenjem - vidljiva rupa se pojavljuje početkom ljeta, a nestaje do sredine zime. Međutim, kada dođe polarni dan, ozon se ponovno počinje proizvoditi i ozonska rupa se polako "krpi". Istina, ne u potpunosti - ipak je vrijeme intenzivnog primanja UV zračenja u ovim krajevima kraće od razdoblja njegova nedostatka. Zato ozonska rupa ne nestaje.

Ali zašto je u ovom slučaju stvoren i repliciran mit? Odgovor na ovo pitanje nije tako jednostavan, ali vrlo jednostavan. Činjenica je da je prvi put postojanje stalne ozonske rupe nad Antarktikom dokazano 1985. godine. A krajem 1986. stručnjaci američke tvrtke DuPont (to jest DuPont) pokrenuli su proizvodnju nove klase rashladnih sredstava - fluorougljika koji ne sadrže klor. To je uvelike pojeftinilo proizvodnju, ali je novu tvar ipak trebalo plasirati na tržište.

I tu "DuPont" financira medijsko širenje mita o zlim freonima koji kvare ozonski omotač, a koji je po njegovom nalogu sastavila skupina meteorologa. Zbog toga je uplašena javnost počela zahtijevati od vlasti da nešto poduzmu. A te su mjere poduzete krajem 1987. godine, kada je u Montrealu potpisan protokol o ograničenju proizvodnje tvari koje uništavaju ozonski omotač. To je dovelo do propasti mnogih tvrtki koje su proizvodile freone, a također i do činjenice da je DuPont dugo godina postao monopolist na tržištu rashladnih sredstava.

Usput, upravo je brzina odluke uprave DuPonta da ozonsku rupu iskoristi za vlastite potrebe dovela do toga da se mit pokazao toliko nedovršenim da ga je mogao razotkriti običan školarac koji nije preskakao nastave kemije i geografije. Da su imali više vremena – eto, složili bi i uvjerljiviju verziju. Ipak, čak i ono što su konačno "izrodili" znanstvenici po narudžbi DuPonta uspjelo je uvjeriti mnoge.

Ozonske rupe - "djeca" stratosferskih vrtloga

Iako u modernoj atmosferi ima malo ozona - ne više od jednog trimilijuntog dijela ostalih plinova - njegova je uloga izuzetno velika: zadržava jako ultraljubičasto zračenje (kratkovalni dio sunčevog spektra), koje uništava proteine ​​i nukleinske kiseline. Osim toga, stratosferski ozon važan je klimatski čimbenik koji određuje kratkoročne i lokalne promjene vremena.

Brzina reakcija uništavanja ozona ovisi o katalizatorima, koji mogu biti i prirodni atmosferski oksidi i tvari ispuštene u atmosferu kao posljedica prirodnih katastrofa (na primjer, snažne vulkanske erupcije). Međutim, u drugoj polovici prošlog stoljeća otkriveno je da tvari industrijskog podrijetla također mogu poslužiti kao katalizatori za reakcije razaranja ozona, pa se čovječanstvo ozbiljno zabrinulo...

Ozon (O 3) je relativno rijedak molekularni oblik kisika koji se sastoji od tri atoma. Iako u modernoj atmosferi ima malo ozona - ne više od jednog trimilijuntog dijela ostalih plinova - njegova je uloga izuzetno velika: zadržava jako ultraljubičasto zračenje (kratkovalni dio sunčevog spektra), koje uništava proteine ​​i nukleinske kiseline. Dakle, prije pojave fotosinteze - i, sukladno tome, slobodnog kisika i ozonskog omotača u atmosferi - život je mogao postojati samo u vodi.

Osim toga, stratosferski ozon važan je klimatski čimbenik koji određuje kratkoročne i lokalne promjene vremena. Apsorpcijom sunčevog zračenja i prijenosom energije na druge plinove, ozon zagrijava stratosferu i time regulira prirodu planetarnih toplinskih i kružnih procesa u atmosferi.

Nestabilne molekule ozona u prirodnim uvjetima nastaju i razgrađuju se pod utjecajem različitih čimbenika žive i nežive prirode, a tijekom duge evolucije taj je proces došao do određene dinamičke ravnoteže. Brzina reakcija uništavanja ozona ovisi o katalizatorima, koji mogu biti i prirodni atmosferski oksidi i tvari ispuštene u atmosferu kao posljedica prirodnih katastrofa (na primjer, snažne vulkanske erupcije).

Međutim, u drugoj polovici prošlog stoljeća otkriveno je da tvari industrijskog podrijetla mogu poslužiti i kao katalizatori za reakcije razaranja ozona, što je čovječanstvo ozbiljno zabrinulo. Javnost je posebno uzbudila otkriće takozvane ozonske "rupe" nad Antarktikom.

"Rupa" nad Antarktikom

Zamjetno smanjenje ozonskog omotača iznad Antarktike - ozonske rupe - prvi put je otkriveno davne 1957. godine, tijekom Međunarodne geofizičke godine. Njezina prava priča počela je 28 godina kasnije člankom u svibanjskom izdanju časopisa Priroda, gdje je sugerirano da je razlog za anomalni proljetni minimum TO iznad Antarktike industrijsko (uključujući freone) atmosfersko onečišćenje (Farman et al., 1985).

Utvrđeno je da se ozonska rupa iznad Antarktika obično javlja jednom u dvije godine, traje oko tri mjeseca, a zatim nestaje. Nije riječ o prolaznoj rupi, kako se može činiti, već o udubljenju, pa je ispravnije govoriti o "spuštanju ozonskog omotača". Nažalost, sva daljnja istraživanja ozonske rupe uglavnom su bila usmjerena na dokazivanje njezinog antropogenog podrijetla (Roan, 1989).

JEDAN MILIMETAR OZON Atmosferski ozon je kuglasti sloj debljine oko 90 km iznad Zemljine površine, a ozon je u njemu neravnomjerno raspoređen. Većina ovog plina koncentrirana je na nadmorskoj visini od 26-27 km u tropima, na visini od 20-21 km u srednjim geografskim širinama i na visini od 15-17 km u polarnim područjima.
Ukupni sadržaj ozona (TOS), odnosno količina ozona u atmosferskom stupcu u određenoj točki, mjeri se apsorpcijom i emisijom sunčevog zračenja. Kao mjerna jedinica koristi se takozvana Dobsonova jedinica (D.U.), koja odgovara debljini sloja čistog ozona pri normalnom tlaku (760 mm Hg) i temperaturi od 0 °C. Stotinu Dobsonovih jedinica odgovara debljina ozonskog omotača od 1 mm.
Vrijednost sadržaja ozona u atmosferi doživljava dnevne, sezonske, godišnje i dugoročne oscilacije. Uz prosječni globalni TO od 290 D.U., snaga ozonskog omotača varira u širokom rasponu - od 90 do 760 D.U.
Sadržaj ozona u atmosferi prati svjetska mreža od oko stotinu i pedeset zemaljskih ozonometrijskih postaja, vrlo neravnomjerno raspoređenih po kopnu. Takva mreža praktički ne može registrirati anomalije u globalnoj distribuciji ozona, čak i ako linearna veličina takvih anomalija doseže tisuće kilometara. Detaljniji podaci o ozonu dobivaju se pomoću optičke opreme instalirane na umjetnim Zemljinim satelitima.
Treba napomenuti da određeno smanjenje ukupnog ozona (TO) nije samo po sebi katastrofalno, posebno na srednjim i visokim geografskim širinama, jer oblaci i aerosoli također mogu apsorbirati ultraljubičasto zračenje. U istom Središnjem Sibiru, gdje je broj oblačnih dana visok, postoji čak i nedostatak ultraljubičastog zračenja (oko 45% medicinske norme).

Danas postoje različite hipoteze o kemijskim i dinamičkim mehanizmima nastanka ozonskih rupa. Međutim, mnoge poznate činjenice ne uklapaju se u kemijsku antropogenu teoriju. Na primjer, porast stratosferskog ozona u određenim geografskim regijama.

Evo "najnaivnijeg" pitanja: zašto na južnoj hemisferi nastaje rupa, iako se freoni proizvode na sjevernoj, unatoč činjenici da se ne zna postoji li u to vrijeme zračna komunikacija između hemisfera?

Zamjetno smanjenje ozonskog omotača nad Antarktikom prvi je put otkriveno još 1957. godine, a tri desetljeća kasnije za to je okrivljena industrija.

Niti jedna od postojećih teorija ne temelji se na velikim detaljnim TO mjerenjima i studijama procesa koji se odvijaju u stratosferi. Odgovoriti na pitanje o stupnju izolacije polarne stratosfere nad Antarktikom, kao i na niz drugih pitanja vezanih uz problem nastanka ozonskih rupa, bilo je moguće samo uz pomoć nove metode za praćenje kretanja strujanja zraka koje je predložio V. B. Kashkin (Kashkin, Sukhinin, 2001; Kashkin et al., 2002).

Strujanja zraka u troposferi (do visine od 10 km) odavno su praćena promatranjem translatornih i rotacijskih kretanja oblaka. Ozon je, naime, također golemi "oblak" nad cijelom površinom Zemlje, a po promjenama njegove gustoće može se suditi o kretanju zračnih masa iznad 10 km, baš kao što gledanjem znamo smjer vjetra na oblačnom nebu na oblačan dan. U te svrhe treba mjeriti gustoću ozona u točkama prostorne rešetke s određenim vremenskim intervalom, npr. svaka 24 sata. Prateći kako se mijenja ozonsko polje, moguće je procijeniti kut njegove rotacije po danu, smjer i brzinu kretanja.

ZABRANA FREONA - TKO POBJEĐUJE? Godine 1973. Amerikanci S. Rowland i M. Molina otkrili su da atomi klora koji se oslobađaju iz nekih hlapljivih umjetnih kemikalija pod djelovanjem sunčevog zračenja mogu uništiti stratosferski ozon. Vodeću ulogu u tom procesu dodijelili su takozvanim freonima (klorofluorougljicima), koji su u to vrijeme bili naširoko korišteni u kućanskim hladnjacima, klima uređajima, kao pogonsko gorivo u aerosolima itd. Godine 1995. ti su znanstvenici zajedno s P. Krutzen su za svoje otkriće dobili Nobelovu nagradu za kemiju.
Počela su se uvoditi ograničenja za proizvodnju i korištenje klorofluorougljika i drugih tvari koje oštećuju ozonski omotač. Montrealski protokol o tvarima koje oštećuju ozonski omotač, koji kontrolira 95 spojeva, sada je potpisalo više od 180 država. Zakon Ruske Federacije o zaštiti okoliša također ima poseban članak posvećen
zaštita ozonskog omotača Zemlje. Zabrana proizvodnje i potrošnje tvari koje oštećuju ozonski omotač imala je ozbiljne ekonomske i političke posljedice. Uostalom, freoni imaju mnogo prednosti: nisko su toksični u usporedbi s drugim rashladnim sredstvima, kemijski su stabilni, nezapaljivi i kompatibilni s mnogim materijalima. Stoga su čelnici kemijske industrije, posebice u SAD-u, u početku bili protiv zabrane. Međutim, koncern DuPont kasnije se pridružio zabrani, predlažući korištenje hidroklorofluorougljika i hidrofluorougljika kao alternative freonima.
U zapadnim zemljama dogodio se "boom" zamjene starih hladnjaka i klima uređaja novima koji ne sadrže tvari koje oštećuju ozonski omotač, iako su takvi tehnički uređaji manje učinkoviti, manje pouzdani, troše više energije i skuplji su. Tvrtke koje su bile pioniri u korištenju novih rashladnih sredstava imale su koristi i ostvarile veliku zaradu. Samo u SAD-u zabrane CFC-a koštale su desetke, ako ne i više, milijardi dolara. Postojalo je mišljenje da bi takozvanu politiku uštede ozona mogli inspirirati vlasnici velikih kemijskih korporacija kako bi ojačali svoj monopolski položaj na svjetskom tržištu

Novom metodom proučavana je dinamika ozonskog omotača 2000. godine, kada je nad Antarktikom uočena rekordna ozonska rupa (Kashkin et al., 2002). Za to su korišteni satelitski podaci o gustoći ozona na cijeloj južnoj hemisferi, od ekvatora do pola. Kao rezultat toga, utvrđeno je da je sadržaj ozona minimalan u središtu lijevka takozvanog cirkumpolarnog vrtloga, koji se formirao iznad pola, o čemu ćemo detaljnije govoriti u nastavku. Na temelju tih podataka postavljena je hipoteza o prirodnom mehanizmu nastanka ozonskih "rupa".

Globalna dinamika stratosfere: hipoteza

Cirkumpolarni vrtlozi nastaju tijekom kretanja stratosferskih zračnih masa u meridionalnom i latitudinalnom smjeru. Kako se to događa? Stratosfera je viša na toplom ekvatoru, a niža na hladnom polu. Struje zraka (zajedno s ozonom) kotrljaju se iz stratosfere poput brda i kreću se sve brže od ekvatora prema polu. Kretanje od zapada prema istoku događa se pod utjecajem Coriolisove sile povezane s rotacijom Zemlje. Zbog toga se čini da su strujanja zraka namotana, poput niti na vretenu, na južnoj i sjevernoj hemisferi.

„Vreteno“ zračnih masa rotira tijekom cijele godine na obje hemisfere, ali je izraženije u kasnu zimu i rano proljeće, jer se visina stratosfere na ekvatoru gotovo ne mijenja tijekom cijele godine, a na polovima je veća ljeti i niže zimi, kada je posebno hladno.

Ozonski omotač u srednjim geografskim širinama nastaje zbog snažnog priljeva s ekvatora, kao i kao rezultat fotokemijskih reakcija koje se odvijaju na mjestu. No, ozon u području pola duguje svoje podrijetlo uglavnom strujanju s ekvatora i iz srednjih geografskih širina, a njegov sadržaj tamo je prilično nizak. Fotokemijske reakcije na polu, gdje sunčeve zrake padaju pod niskim kutom, spore su, a značajan dio ozona koji dolazi s ekvatora ima vremena da se uništi usput.

Na temelju satelitskih podataka o gustoći ozona postavljena je hipoteza o prirodnom mehanizmu nastanka ozonskih rupa.

Ali zračne mase se ne kreću uvijek tako. U najhladnijim zimama, kada se stratosfera iznad pola spusti vrlo nisko iznad Zemljine površine i "brdo" postane posebno strmo, situacija se mijenja. Stratosferske struje se spuštaju tako brzo da postoji učinak poznat svima koji su gledali kako voda teče kroz rupu u kadi. Postigavši ​​određenu brzinu, voda počinje brzo rotirati, a oko rupe se formira karakterističan lijevak, stvoren centrifugalnom silom.

Nešto slično događa se u globalnoj dinamici stratosferskih strujanja. Kada strujanja stratosferskog zraka dobiju dovoljno veliku brzinu, centrifugalna sila ih počinje tjerati od pola prema srednjim geografskim širinama. Kao rezultat toga, zračne mase se kreću jedna prema drugoj od ekvatora i od pola, što dovodi do stvaranja brzo rotirajućeg "osovina" vrtloga u srednjim geografskim širinama.

Prestaje izmjena zraka između ekvatorijalnih i polarnih područja, a ozon s ekvatora i iz srednjih geografskih širina ne dopire do pola. Osim toga, ozon koji ostaje na polu, kao u centrifugi, centrifugalnom silom istiskuje se prema srednjim geografskim širinama, budući da je teži od zraka. Kao rezultat toga, koncentracija ozona unutar lijevka naglo pada - iznad pola se formira ozonska "rupa", au srednjim geografskim širinama - područje visokog sadržaja ozona, što odgovara "osovini" cirkumpolarnog vrtloga.

U proljeće se antarktička stratosfera zagrijava i diže više - lijevak nestaje. Uspostavlja se zračna komunikacija između srednjih i visokih geografskih širina, a ubrzavaju se i fotokemijske reakcije stvaranja ozona. Ozonska rupa nestaje prije još jedne posebno hladne zime na Južnom polu.

A na Arktiku?

Iako je dinamika stratosferskih strujanja, a time i ozonskog omotača na sjevernoj i južnoj hemisferi općenito slična, ozonska rupa se s vremena na vrijeme pojavljuje samo iznad Južnog pola. Iznad Sjevernog pola nema ozonskih rupa jer su zime blaže i stratosfera nikada ne padne dovoljno nisko da zračne struje poprime brzinu potrebnu za formiranje lijevka.

Iako cirkumpolarni vrtlog nastaje i na sjevernoj hemisferi, tamo se ozonske rupe ne uočavaju zbog blažih zima nego na južnoj hemisferi.

Postoji još jedna bitna razlika. Na južnoj hemisferi cirkumpolarni vrtlog rotira gotovo dvostruko brže nego na sjevernoj. I to ne čudi: Antarktika je okružena morima i oko nje postoji cirkumpolarna morska struja - u biti, gigantske mase vode i zraka rotiraju zajedno. Slika je drugačija na sjevernoj hemisferi: u srednjim geografskim širinama nalaze se kontinenti s planinskim lancima, a trenje zračne mase o zemljinu površinu ne dopušta cirkumpolarnom vrtlogu da dobije dovoljno veliku brzinu.

Međutim, male ozonske "rupe" drugačijeg porijekla ponekad se pojavljuju u srednjim geografskim širinama sjeverne hemisfere. Odakle dolaze? Kretanje zraka u srednjoj geografskoj širini stratosfere planinske sjeverne hemisfere nalikuje kretanju vode u plitkom toku s kamenitim dnom, kada se na površini vode stvaraju brojni vrtlozi. U srednjim geografskim širinama sjeverne hemisfere ulogu reljefa površine dna igraju temperaturne razlike na granici kontinenata i oceana, planinskih lanaca i ravnica.

Oštra promjena temperature na površini Zemlje dovodi do stvaranja vertikalnih tokova u troposferi. Stratosferski vjetrovi sudarajući se s tim strujama stvaraju vrtloge koji se mogu okretati u oba smjera s jednakom vjerojatnošću. Unutar njih se pojavljuju područja s niskim sadržajem ozona, odnosno ozonske rupe znatno manje veličine nego na Južnom polu. I treba napomenuti da su takvi vrtlozi s različitim smjerovima rotacije otkriveni u prvom pokušaju.

Dakle, dinamika strujanja zraka u stratosferi, koju smo pratili promatranjem ozonskog oblaka, omogućuje nam da damo prihvatljivo objašnjenje mehanizma nastanka ozonske rupe nad Antarktikom. Navodno su se takve promjene u ozonskom omotaču, zbog aerodinamičkih pojava u stratosferi, dogodile davno prije pojave čovjeka.

Sve navedeno uopće ne znači da freoni i drugi plinovi industrijskog podrijetla nemaju destruktivan učinak na ozonski omotač. No, znanstvenici tek trebaju utvrditi koliki je omjer prirodnih i antropogenih čimbenika koji utječu na nastanak ozonskih rupa – nedopustivo je donositi ishitrene zaključke o tako važnim pitanjima.

U posljednje vrijeme javnost se sve češće bavi pitanjima zaštite okoliša - zaštite okoliša, životinja, smanjenja količine štetnih i opasnih emisija. Sigurno su svi čuli i što je ozonska rupa, te da ih ima jako puno u modernoj stratosferi Zemlje. I postoji.

Suvremeno antropogeno djelovanje i tehnički razvoj ugrožavaju opstanak životinja i biljaka na Zemlji, kao i sam život ljudi.

Ozonski omotač je zaštitni omotač plavog planeta koji se nalazi u stratosferi. Njegova visina je oko dvadeset pet kilometara od površine zemlje. A ovaj sloj je formiran od kisika, koji pod utjecajem sunčevog zračenja prolazi kroz kemijske transformacije. Lokalno smanjenje koncentracije ozona (u običnim ljudima to je dobro poznata "rupa") trenutno je uzrokovano mnogim razlozima. Prije svega, ovo je, naravno, ljudska aktivnost (i industrijska i svakodnevna kućanstva). Postoje, međutim, mišljenja da se ozonski omotač uništava pod utjecajem isključivo prirodnih pojava koje nisu povezane s ljudima.

Antropogeni utjecaj

Nakon što smo shvatili što je ozonska rupa, potrebno je otkriti koja vrsta ljudske aktivnosti pridonosi njezinoj pojavi. Prije svega, to su aerosoli. Svakodnevno koristimo dezodoranse, lakove za kosu, toaletne vode s bočicama s raspršivačem i često ne razmišljamo o tome da to negativno utječe na zaštitni sloj planeta.

Činjenica je da spojevi prisutni u limenkama na koje smo navikli (uključujući brom i klor) lako reagiraju s atomima kisika. Stoga se ozonski omotač uništava, pretvarajući se nakon takvih kemijskih reakcija u potpuno beskorisne (a često i štetne) tvari.

Spojevi razorni za ozonski omotač prisutni su i u klima uređajima koji štede na ljetnim vrućinama, kao iu rashladnoj opremi. Rasprostranjena industrijska aktivnost čovjeka također slabi zemaljsku obranu. Tlače ga industrijske vode (neke od štetnih tvari s vremenom ispare), zagađuju stratosferu i automobili. Potonjih je, kako pokazuju statistike, svake godine sve više. negativno utječe na ozonski omotač i

prirodni utjecaj

Znajući što je ozonska rupa, morate imati i predodžbu o tome koliko ih je iznad površine našeg planeta. Odgovor je razočaravajući: postoje mnoge praznine u zemaljskoj zaštiti. One su male i često ne predstavljaju rupu, već vrlo tanak preostali sloj ozona. No, tu su i dva golema nezaštićena prostora. Ovo je arktička i antarktička ozonska rupa.

Stratosfera iznad Zemljinih polova ne sadrži gotovo nikakav zaštitni sloj. s čime je to povezano? Uostalom, nema automobila i industrijske proizvodnje. To je sve o prirodnom utjecaju, drugi razlog.Polarni vrtlozi nastaju kada se sudaraju topli i hladni tokovi zraka. Ove plinske formacije sadrže u velikim količinama dušičnu kiselinu, koja pod utjecajem vrlo niskih temperatura reagira s ozonom.

Ekolozi su počeli zvučati alarm tek u dvadesetom stoljeću. One destruktivne koje se probiju do tla ne naiđući na ozonsku barijeru mogu izazvati rak kože kod ljudi, kao i smrt mnogih životinja i biljaka (prvenstveno morskih). Tako su međunarodne organizacije zabranile gotovo sve spojeve koji uništavaju zaštitni sloj našeg planeta. Vjeruje se da čak i ako čovječanstvo naglo zaustavi bilo kakav negativan utjecaj na ozon u stratosferi, rupe koje trenutno postoje neće nestati tako brzo. To je zbog činjenice da freoni koji su se već probili gore mogu postojati samostalno u atmosferi desetljećima.

Efekt staklenika

Efekt staklenika je povećanje temperature nižih slojeva atmosfere planeta zbog nakupljanja stakleničkih plinova. Njegov mehanizam je sljedeći: sunčeve zrake prodiru u atmosferu, zagrijavaju površinu planeta. Toplinsko zračenje koje dolazi s površine trebalo bi se vratiti u svemir, ali niži slojevi atmosfere su pregusti da bi mogli prodrijeti. Razlog tome su staklenički plinovi. Toplinske zrake zadržavaju se u atmosferi, povećavajući njezinu temperaturu.

Povijest istraživanja efekta staklenika

Prvi put se o fenomenu počelo govoriti 1827. Zatim se pojavio članak Jean Baptiste Josepha Fouriera "Bilješka o temperaturama kugle i drugih planeta", gdje je detaljno opisao svoje ideje o mehanizmu efekta staklenika i razlozima njegovog pojavljivanja na Zemlji. Fourier se u svojim istraživanjima oslanjao ne samo na vlastite pokuse, već i na prosudbe M. De Saussurea. Potonji je proveo eksperimente sa staklenom posudom pocrnjenom iznutra, zatvorenom i postavljenom na sunčevu svjetlost. Temperatura unutar posude bila je puno viša nego izvana. To je zbog takvog faktora: toplinsko zračenje ne može proći kroz zatamnjeno staklo, što znači da ostaje unutar spremnika. U isto vrijeme, sunčeva svjetlost hrabro prodire kroz zidove, budući da vanjski dio posude ostaje proziran.

Uzroci

Priroda fenomena objašnjava se različitom prozirnošću atmosfere za zračenje iz svemira i s površine planeta. Atmosfera planeta prozirna je za sunčeve zrake, poput stakla, pa one lako prolaze kroz nju. A za toplinsko zračenje donji slojevi atmosfere su “neprobojni”, pregusti da bi se kroz njih moglo proći. Zbog toga dio toplinskog zračenja ostaje u atmosferi, postupno se spuštajući u njezine najniže slojeve. U isto vrijeme raste količina stakleničkih plinova koji kondenziraju atmosferu. U školi su nas učili da je glavni uzrok efekta staklenika ljudska aktivnost. Evolucija nas je dovela do industrije, sagorijevamo tone ugljena, nafte i plina, dobivamo gorivo, ceste su pune automobila. Posljedica toga je ispuštanje stakleničkih plinova i tvari u atmosferu. Među njima su vodena para, metan, ugljikov dioksid, dušikov oksid. Razumljivo je zašto su tako nazvani. Površina planeta zagrijava se sunčevim zrakama, ali dio topline nužno "vraća". Toplinsko zračenje koje dolazi sa Zemljine površine naziva se infracrveno. Staklenički plinovi u donjem dijelu atmosfere sprječavaju povratak toplinskih zraka u svemir, zadržavajući ih. Kao rezultat toga, prosječna temperatura planeta raste, a to dovodi do opasnih posljedica. Ne postoji li doista ništa što može regulirati količinu stakleničkih plinova u atmosferi? Naravno da može. Kisik dobro obavlja ovaj posao. No, tu je problem - broj stanovnika planeta neumoljivo raste, što znači da se apsorbira sve više kisika. Jedini spas nam je vegetacija, pogotovo šume. Oni apsorbiraju višak ugljičnog dioksida, ispuštaju puno više kisika nego što ljudi konzumiraju.

Efekt staklenika i klima na Zemlji

Kada govorimo o posljedicama efekta staklenika, podrazumijevamo njegov utjecaj na klimu na Zemlji. Prvi je globalno zatopljenje. Mnogi poistovjećuju pojmove "efekt staklenika" i "globalno zagrijavanje", no oni nisu ravnopravni, već međusobno povezani: prvi je uzrok drugome. Globalno zatopljenje izravno je povezano s oceanima. Evo primjera dva uzročna odnosa. Prosječna temperatura planeta raste, tekućina počinje isparavati. To se također odnosi i na Svjetski ocean: neki se znanstvenici boje da će se za nekoliko stotina godina početi "sušiti". Istodobno, zbog visokih temperatura, ledenjaci i morski led počet će se aktivno topiti u bliskoj budućnosti. To će dovesti do neizbježnog porasta razine Svjetskog oceana. Već smo svjedoci redovitih poplava u obalnim područjima, ali ako se razina Svjetskog oceana znatno podigne, sva će obližnja područja kopna biti poplavljena, usjevi će umrijeti.

Utjecaj na živote ljudi

Ne zaboravite da će povećanje prosječne temperature Zemlje utjecati na naše živote. Posljedice mogu biti vrlo ozbiljne. Mnoga područja našeg planeta, već podložna suši, postat će apsolutno neodrživa, ljudi će početi masovno migrirati u druge regije. To će neizbježno dovesti do socioekonomskih problema, do početka trećeg i četvrtog svjetskog rata. Nedostatak hrane, uništavanje usjeva - to je ono što nas čeka u sljedećem stoljeću. Ali je li potrebno čekati? Ili je ipak moguće nešto promijeniti? Može li čovječanstvo smanjiti štetu od efekta staklenika? Močvarna zemljišta mogu spriječiti efekt staklenika, najveća močvara na svijetu, Vasyugan.

Radnje koje mogu spasiti Zemlju

Do danas su poznati svi štetni čimbenici koji dovode do nakupljanja stakleničkih plinova i znamo što treba učiniti da se to zaustavi. Nemojte misliti da jedna osoba neće ništa promijeniti. Naravno, samo cijelo čovječanstvo može postići učinak, ali tko zna - možda u tom trenutku još stotinjak ljudi čita sličan članak? Očuvanje šuma Zaustavite krčenje šuma. Biljke su naš spas! Osim toga, potrebno je ne samo očuvati postojeće šume, već i aktivno saditi nove. Svatko bi trebao razumjeti ovaj problem. Fotosinteza je toliko snažna da nam može osigurati golemu količinu kisika. Bit će to dovoljno za normalan život ljudi i eliminaciju štetnih plinova iz atmosfere. Korištenje električnih vozila Odbijanje korištenja vozila na pogon gorivom. Svaki automobil svake godine emitira veliku količinu stakleničkih plinova, pa zašto se ne odlučiti za zdrav okoliš? Znanstvenici nam već nude električna vozila – ekološki prihvatljive automobile koji ne troše gorivo. Minus automobil na "gorivo" - još jedan korak prema eliminaciji stakleničkih plinova. Diljem svijeta pokušavaju ubrzati ovu tranziciju, ali do sada je trenutni razvoj takvih strojeva daleko od savršenog. Ni u Japanu, gdje je najveća uporaba ovakvih automobila, nisu spremni potpuno prijeći na njihovu uporabu. Alternativa ugljikovodikovom gorivu Izum alternativne energije. Čovječanstvo ne miruje, pa zašto smo "zapeli" na korištenju ugljena, nafte i plina? Izgaranje ovih prirodnih sastojaka dovodi do nakupljanja stakleničkih plinova u atmosferi, stoga je vrijeme da prijeđete na ekološki prihvatljiviji oblik energije. Ne možemo u potpunosti napustiti sve što ispušta štetne plinove. Ali možemo pridonijeti povećanju kisika u atmosferi. Ne mora samo pravi muškarac posaditi drvo - to mora učiniti svaka osoba! Što je najvažnije u rješavanju bilo kojeg problema? Ne zatvaraj oči pred njom. Mi možda nećemo primijetiti štetu od efekta staklenika, ali buduće generacije će to svakako primijetiti. Možemo prestati sagorijevati ugljen i naftu, sačuvati prirodnu vegetaciju planeta, napustiti konvencionalni automobil u korist ekološki prihvatljivog - i sve to za što? Da bi naša Zemlja postojala i poslije nas

Ozonske rupe

Ozonska rupa - lokalni pad koncentracije ozona u ozonskom omotaču Zemlje

Svi znaju da je naš planet obavijen prilično gustim ozonskim omotačem, koji se nalazi na nadmorskoj visini od 12-50 km iznad površine Zemlje. Ovaj zračni raspor pouzdana je zaštita svih živih bića od opasnog ultraljubičastog zračenja i izbjegava štetne učinke sunčevog zračenja.

Upravo zahvaljujući ozonskom omotaču mikroorganizmi su nekada uspjeli izaći iz oceana na kopno i pridonijeli nastanku visokorazvijenih oblika života. Međutim, od početka 20. stoljeća ozonski omotač se počeo razgrađivati, zbog čega su se na nekim mjestima u stratosferi počele pojavljivati ​​ozonske rupe.

Što su ozonske rupe?

Suprotno uvriježenom mišljenju da je ozonska rupa rupa na nebu, zapravo je to mjesto značajnog smanjenja razine ozona u stratosferi. Na takvim je mjestima ultraljubičastim zrakama lakše prodrijeti do površine planeta i razorno djelovati na sve živo na njemu.

Za razliku od mjesta s normalnom koncentracijom ozona u rupama, sadržaj "plave" tvari je samo oko 30%.

Gdje se nalaze ozonske rupe?

Prva velika ozonska rupa otkrivena je iznad Antarktika 1985. Promjer mu je bio oko 1000 km, a pojavljivao se svake godine u kolovozu, a nestajao do početka zime. Tada su istraživači utvrdili da je koncentracija ozona iznad kopna smanjena za 50%, a njegovo najveće smanjenje zabilježeno je na visinama od 14 do 19 km.
Naknadno je otkrivena još jedna velika rupa (manja) iznad Arktika, sada su znanstvenicima poznate stotine takvih fenomena, iako je onaj koji se događa iznad Antarktika ostao najveći.