Озоновый слой — это область стратосферы, где сосредоточено около 90% всего атмосферного озона. Он расположен примерно между 10 и 40-50 км над поверхностью Земли и выполняет важную (для планеты) функцию — поглощает 97–99% опасного ультрафиолетового излучения Солнца, защищая живые организмы от мутаций, ожогов и разрушения ДНК.
Что такое озон и где он находится
Озон (O₃) — это особая форма кислорода из трёх атомов. В атмосфере он распределён неравномерно:
- Стратосфера (10–50 км) — «хороший» озон, защищающий жизнь.
- Тропосфера (у поверхности) — «плохой» озон, образующийся из загрязнений и вредный для дыхания.
Как образуется озоновый слой
Процесс описан механизмом Чепмена:
- Ультрафиолетовые‑лучи расщепляют молекулы кислорода O₂ → O + O
- Атомы кислорода соединяются с O₂ → O₃
- Озон также разрушается под действием ультрафиолетового излучения и химических реакций
Баланс образования и разрушения создаёт устойчивый защитный слой. Он защищает Землю от ультрафиолета
Ультрафиолет делят на три типа:
- мягкий, самый безопасный (проходит через озоновый слой)
- средний по энергии, может вызывать ожоги (почти полностью поглощается озоновым слоем)
- самый жёсткий и смертельно опасный (почти полностью поглощается озоновым слоем и кислородом)
Озоновый слой открыли французские физики Шарль Фабри и Анри Бюиссон в 1913 году. Они первыми доказали с помощью спектроскопии, что в верхних слоях атмосферы существует область с высокой концентрацией озона, которая поглощает ультрафиолет.
Ультрафиолет — это поток маленьких «ударов» света (фотонов). Озон (O₃) — молекула с нестабильной, «натянутой» структурой.
Когда фотон попадает в озон:
- он передаёт энергию молекуле
- связь между атомами становится нестабильной
- молекула распадается на O₂ и O
Озон защищает нас, потому что его молекула легко поглощает и «переваривает» опасный ультрафиолет, превращая его энергию в безвредные химические процессы.
Кто такие Фабри и Бюиссон
- Шарль Фабри —физик, специалист по оптике и спектроскопии.
- Анри Бюиссон — его коллега, также физик-спектроскопист.
Они изучали солнечный ультрафиолет и заметили, что часть спектра «исчезает» до того, как достигает Земли. Сравнив данные, они пришли к выводу, что это излучение поглощает озон в стратосфере.
Как они сделали открытие
Открытие стало возможным благодаря:
- спектроскопическим измерениям ультрафиолета
- сравнению спектра Солнца с тем, что реально достигает поверхности
- выявлению «провалов» в спектре, характерных именно для озона
Их работа впервые показала, что озон сосредоточен на высоте примерно 10–50 км, а не у поверхности.
Озоновые дыры
В конце 1970-х было замечено резкое истощение озонового слоя над Антарктидой — озоновая дыра. Вещества, которые, вероятно, вызвали такую ситуацию:
- хлорфторуглероды (ХФУ, фреоны)
- тетрахлорметан
- другие галогенсодержащие соединения
Они катализируют разрушение озона в стратосфере. В 1987 году был подготовлен Монреальский протокол, который запретил производство озоноразрушающих веществ. Вступил в силу в 1987 году. К 2020‑м годам озоновый слой почти восстановился, хотя локальные аномалии всё ещё возникают.