Название: Что случилось с климатом
Автор: Р. А. Алиев
Издательство: Паулсен
isbn: 978-5-98797-247-2
isbn:
Кроме обычного кислорода, состоящего из двухатомных молекул, в воздухе есть озон – модификация кислорода, состоящая из трехатомных молекул (O3). Его количество крайне невелико – до 0,1 ppm, но он имеет важнейшее значение для радиационного баланса планеты и стратификации атмосферы. Озоновым слоем называют слой стратосферы на высоте 15–30 км, содержащий наибольшее количество озона – до нескольких ppm. Если бы весь озон атмосферы можно было бы собрать в одном слое, то толщина его при нормальном давлении составила бы 3 мм. В реальности он, конечно, не образует отдельного слоя и смешан с другими газами.
В стратосфере озон образуется при воздействии ультрафиолетового излучения на двухатомные молекулы кислорода:
O2 → 2O· (1)
O2 + O· → O3 (2)
Поглощая ультрафиолет в области спектра 200–300 нм, озон снова расщепляется на атом и молекулу кислорода:
O3 → O2 + O· (3)
Атом кислорода, образовавшийся в реакции (3), снова взаимодействует с молекулой O2 по реакции (2). Тем самым баланс озона восстанавливается, а энергия ультрафиолета превращается в кинетическую энергию молекул газа, то есть в тепло.
Распадается озон в результате взаимодействия с атомарным кислородом:
O3 + O· → 2O2 (4)
Озон разрушают оксиды азота, а также соединения галогенов, в частности фреоны. Распад озона под действием фреона можно описать так:
CF3Cl → CF3· + Cl· (5)
Cl· + O3 → ClO· + O2 (6)
ClO· + O3 → Cl· + 2O2 (7)
Содержание озона в стратосфере меняется в зависимости от широты и сезона. Локальное снижение концентрации озона называют озоновой дырой. Считается, что ее появление связано с антропогенными загрязнителями, разрушающими озон, в частности, с фреонами (реакции 5–7). Самая большая из озоновых дыр расположена в высоких широтах в Южном полушарии.
Именно поглощение озоном ультрафиолета приводит к появлению максимума температуры на высотах около 50 км. Вертикальное распределение температуры в атмосфере позволяет выделить в ней несколько слоев – тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу (рис. 1.5). Границу раздела тропосферы и стратосферы называют тропопаузой. Большая часть процессов, определяющих погоду на поверхности Земли, происходит в тропосфере, где сосредоточено 80 % всей массы атмосферы. Именно тропосфера является областью турбулентного перемешивания, и в ней происходит перенос тепла из тропических широт в полярные. В тропосфере температура с высотой быстро снижается, примерно на 6,5 °C на 1 км. Это происходит потому, что с высотой давление падает.
В стратосфере температура с высотой, наоборот, увеличивается. Поэтому грозовые облака, достигающие верхней границы тропосферы, преодолеть тропопаузу не могут и начинают расти в ширину, приобретая характерную СКАЧАТЬ