Actuellement, il est généralement admis que toute vie sur Terre est protégée des effets nocifs du rayonnement ultraviolet dur et biologiquement dangereux de la couche d'ozone. Par conséquent, une alarme considérable dans le monde entier a été provoquée par le message selon lequel des "trous" ont été trouvés dans cette couche - des zones où l'épaisseur de la couche d'ozone est considérablement réduite. Après une série d'études, il a été conclu que les fréons, dérivés fluorochlorés d'hydrocarbures saturés (C n H 2n + 2), ayant des formules chimiques telles que CFCl 3 , CHFCl 2 , C 3 H 2 F 4 Cl 2 et autres, contribuent à la destruction de l'ozone. Les fréons avaient déjà trouvé à cette époque l'application la plus large: ils servaient de substance de travail dans les réfrigérateurs domestiques et industriels, les bombes aérosols contenant des parfums en étaient chargées comme propulseur (gaz propulseur) et Produits chimiques ménagers, ils ont été utilisés pour développer certains matériaux photographiques techniques. Et comme les fuites de fréon sont colossales, en 1985 il a été adopté Convention de Vienne sur la protection de la couche d'ozone, et le 1er janvier 1989, le protocole international (Montréal) est rédigé pour interdire la production de fréons. Néanmoins, N. I. Chugunov, chercheur principal dans l'un des instituts de Moscou, spécialiste dans le domaine de la chimie physique, participant aux négociations soviéto-américaines sur l'interdiction des armes chimiques (Genève, 1976), avait de sérieux doutes sur le " mérites" de l'ozone dans la protection contre le rayonnement ultraviolet, et dans le "défaut" des fréons dans la destruction de la couche d'ozone.

L'essence de l'hypothèse proposée est que toute vie sur Terre est protégée des rayonnements ultraviolets biologiquement dangereux non par l'ozone, mais par l'oxygène de l'atmosphère. C'est l'oxygène, absorbant ce rayonnement à ondes courtes, qui est converti en ozone. Considérez l'hypothèse du point de vue de la loi fondamentale de la nature - la loi de conservation de l'énergie.

Si, comme on le croit maintenant, la couche d'ozone piège le rayonnement ultraviolet, alors elle absorbe son énergie. Mais l'énergie ne peut pas disparaître sans laisser de trace, et donc quelque chose doit arriver à la couche d'ozone. Il existe plusieurs options.

La transformation de l'énergie de rayonnement en chaleur. La conséquence de ceci devrait être le réchauffement de la couche d'ozone. Cependant, il se situe au plus fort d'une atmosphère froide persistante. Et la première région de température élevée (appelée mésopic) est plus de deux fois supérieure à la couche d'ozone.

L'énergie ultraviolette est utilisée pour détruire l'ozone. Si tel est le cas, non seulement la thèse principale sur les propriétés protectrices de la couche d'ozone s'effondre, mais aussi les accusations contre les émissions industrielles "insidieuses" qui la détruisent soi-disant.

Accumulation d'énergie de rayonnement dans la couche d'ozone. Il ne peut pas continuer indéfiniment. À un moment donné, la limite de saturation de la couche d'ozone en énergie sera atteinte, puis, très probablement, réaction chimique type explosif. Cependant, personne n'a jamais observé d'explosion de la couche d'ozone dans la nature.

L'écart avec la loi de conservation de l'énergie indique que l'opinion sur l'absorption des ultraviolets durs par la couche d'ozone n'est pas justifiée.

On sait qu'à une altitude de 20 à 25 kilomètres au-dessus de la Terre, l'ozone forme une couche de concentration accrue. La question se pose - d'où vient-il? Si nous considérons l'ozone comme un cadeau de la nature, il ne convient pas à ce rôle - il se décompose trop facilement. De plus, le processus de décomposition a la particularité qu'avec une faible teneur en ozone dans l'atmosphère, le taux de décomposition est faible, et avec une augmentation de la concentration, il augmente fortement, et à 20-40% de la teneur en ozone en oxygène, la décomposition se poursuit avec une explosion. Et pour que l'ozone apparaisse dans l'air, il est nécessaire d'influencer une source d'énergie sur l'oxygène atmosphérique. Il peut s'agir d'une décharge électrique (une "fraîcheur" particulière de l'air après un orage est une conséquence de l'apparition d'ozone), ainsi que d'un rayonnement ultraviolet à ondes courtes. C'est l'irradiation de l'air avec de la lumière ultraviolette d'une longueur d'onde d'environ 200 nanomètres (nm) qui est l'un des moyens de produire de l'ozone dans des conditions de laboratoire et industrielles.

Le rayonnement ultraviolet du Soleil se situe dans la gamme de longueurs d'onde de 10 à 400 nm. Plus la longueur d'onde est courte, plus le rayonnement transporte d'énergie. L'énergie du rayonnement est dépensée pour l'excitation (transition vers un niveau d'énergie supérieur), la dissociation (séparation) et l'ionisation (transformation en ions) des molécules de gaz atmosphériques. Dépensant de l'énergie, le rayonnement s'affaiblit ou, sinon, est absorbé. Ce phénomène est quantifié par le coefficient d'absorption. Lorsque la longueur d'onde diminue, le coefficient d'absorption augmente - le rayonnement affecte plus fortement la substance.

Il est habituel de subdiviser le rayonnement ultraviolet en deux gammes - proche ultraviolet (longueur d'onde 200-400 nm) et lointain, ou vide (10-200 nm). Nous ne nous soucions pas du sort des ultraviolets sous vide - ils sont absorbés dans les hautes couches de l'atmosphère. C'est lui qui est responsable de la création de l'ionosphère. Il convient de prêter attention au manque de logique lors de l'examen des processus d'absorption d'énergie dans l'atmosphère - l'ultraviolet lointain crée l'ionosphère, et le proche ne crée rien, l'énergie disparaît sans conséquences. C'est ainsi qu'il en est selon l'hypothèse de son absorption par la couche d'ozone L'hypothèse proposée élimine cet illogisme.

Nous nous intéressons au proche ultraviolet, qui pénètre les couches sous-jacentes de l'atmosphère, y compris la stratosphère, la troposphère, et irradie la Terre. Sur son chemin, le rayonnement continue de modifier la composition spectrale en raison de l'absorption des ondes courtes. Aucun rayonnement d'une longueur d'onde inférieure à 280 nm n'a été détecté à une altitude de 34 kilomètres. Le rayonnement le plus biologiquement dangereux est considéré comme le rayonnement avec des longueurs d'onde de 255 à 266 nm. Il en résulte que l'ultraviolet destructeur est absorbé avant d'atteindre la couche d'ozone, c'est-à-dire les hauteurs de 20 à 25 kilomètres. Et un rayonnement d'une longueur d'onde minimale de 293 nm atteint la surface de la Terre, il n'y a aucun danger
représentant. Ainsi, la couche d'ozone ne participe pas à l'absorption des rayonnements biologiquement dangereux.

Considérons le processus le plus probable de formation d'ozone dans l'atmosphère. Lorsque l'énergie du rayonnement ultraviolet à ondes courtes est absorbée, certaines des molécules sont ionisées, perdant un électron et acquérant une charge positive, et certaines se dissocient en deux atomes neutres. Un électron libre formé lors de l'ionisation se combine avec l'un des atomes, formant un ion oxygène négatif. Les ions de charges opposées se combinent pour former une molécule d'ozone neutre. Dans le même temps, les atomes et les molécules, absorbant l'énergie, passent au niveau d'énergie supérieur, à un état excité. Pour une molécule d'oxygène, l'énergie d'excitation est de 5,1 eV. Les molécules sont dans un état excité pendant environ 10 -8 secondes, après quoi, émettant un quantum de rayonnement, elles se désintègrent (se dissocient) en atomes.

Dans le processus d'ionisation, l'oxygène présente un avantage: pour cela, il nécessite le moins d'énergie parmi tous les gaz qui composent l'atmosphère - 12,5 eV (pour la vapeur d'eau - 13,2; dioxyde de carbone - 14,5; hydrogène - 15,4; azote - 15,8 eV ).

Ainsi, lors de l'absorption du rayonnement ultraviolet dans l'atmosphère, une sorte de mélange se forme dans lequel prédominent les électrons libres, les atomes d'oxygène neutres, les ions positifs des molécules d'oxygène et l'ozone se forme lorsqu'ils interagissent.

L'interaction du rayonnement ultraviolet avec l'oxygène se produit sur toute la hauteur de l'atmosphère - il est prouvé que dans la mésosphère, à une altitude de 50 à 80 kilomètres, le processus de formation d'ozone est déjà observé, qui se poursuit dans la stratosphère (de 15 à 50 km) et dans la troposphère (jusqu'à 15 km ). Dans le même temps, les couches supérieures de l'atmosphère, en particulier la mésosphère, sont exposées à un effet si fort du rayonnement ultraviolet à ondes courtes que les molécules de tous les gaz qui composent l'atmosphère s'ionisent et se désintègrent. L'ozone qui vient de s'y former ne peut que se décomposer, d'autant plus que cela nécessite quasiment la même énergie que pour les molécules d'oxygène. Néanmoins, il n'est pas complètement détruit - une partie de l'ozone, qui est 1,62 fois plus lourde que l'air, descend dans les couches inférieures de l'atmosphère jusqu'à une hauteur de 20 à 25 kilomètres, où la densité de l'atmosphère (environ 100 g/m 3) lui permet d'être, pour ainsi dire, dans un état d'équilibre. Là, les molécules d'ozone créent une couche de concentration accrue. À pression atmosphérique normale, l'épaisseur de la couche d'ozone serait de 3 à 4 millimètres. Il est pratiquement impossible d'imaginer à quelles températures ultra-élevées une couche aussi mince devrait être chauffée si elle absorbait vraiment presque toute l'énergie du rayonnement ultraviolet.

À des altitudes inférieures à 20-25 kilomètres, la synthèse d'ozone se poursuit, comme en témoigne le changement de la longueur d'onde du rayonnement ultraviolet de 280 nm à une altitude de 34 kilomètres à 293 nm à la surface de la Terre. L'ozone qui en résulte, incapable de remonter, reste dans la troposphère. Cela détermine la teneur constante en ozone dans l'air de la couche de surface en hiver à un niveau allant jusqu'à 2 . 10 -6%. En été, la concentration d'ozone est 3 à 4 fois plus élevée, apparemment en raison de la formation supplémentaire d'ozone lors des décharges de foudre.

Ainsi, toute vie sur Terre protège l'oxygène de l'atmosphère du rayonnement ultraviolet dur, tandis que l'ozone s'avère n'être qu'un sous-produit de ce processus.

Lorsque l'apparition de "trous" dans la couche d'ozone au-dessus de l'Antarctique en septembre-octobre et au-dessus de l'Arctique - environ en janvier-mars a été découverte, des doutes ont surgi sur la fiabilité de l'hypothèse sur les propriétés protectrices de l'ozone et sur sa destruction par émissions industrielles, puisque ni en Antarctique ni sur Il n'y a pas de production au pôle Nord.

Du point de vue de l'hypothèse proposée, la saisonnalité de l'apparition des "trous" dans la couche d'ozone s'explique par le fait qu'en été et en automne au-dessus de l'Antarctique et en hiver et au printemps au-dessus du pôle Nord, l'atmosphère terrestre n'est pratiquement pas exposée au rayonnement ultraviolet. Les pôles de la Terre pendant ces périodes sont dans "l'ombre", au-dessus d'eux il n'y a pas de source d'énergie nécessaire à la formation d'ozone.

LITTÉRATURE

Mitra SK haute atmosphère.- M., 1955.
Prokofieva I. A. ozone atmosphérique. - M. ; L., 1951.

Atmosphère(du grec atmos - vapeur et spharia - boule) - la coquille d'air de la Terre, tournant avec elle. Le développement de l'atmosphère était étroitement lié aux processus géologiques et géochimiques qui se déroulaient sur notre planète, ainsi qu'aux activités des organismes vivants.

La limite inférieure de l'atmosphère coïncide avec la surface de la Terre, car l'air pénètre dans les plus petits pores du sol et se dissout même dans l'eau.

La limite supérieure à une altitude de 2000-3000 km passe progressivement dans l'espace extra-atmosphérique.

Une atmosphère riche en oxygène rend la vie possible sur Terre. L'oxygène atmosphérique est utilisé dans le processus de respiration par les humains, les animaux et les plantes.

S'il n'y avait pas d'atmosphère, la Terre serait aussi silencieuse que la Lune. Après tout, le son est la vibration des particules d'air. La couleur bleue du ciel s'explique par le fait que les rayons du soleil, traversant l'atmosphère, comme à travers une lentille, sont décomposés en leurs couleurs composantes. Dans ce cas, les rayons de couleurs bleues et bleues sont surtout dispersés.

L'atmosphère retient la majeure partie du rayonnement ultraviolet du Soleil, qui a un effet néfaste sur les organismes vivants. Il maintient également la chaleur à la surface de la Terre, empêchant notre planète de se refroidir.

La structure de l'atmosphère

Plusieurs couches peuvent être distinguées dans l'atmosphère, différant par leur densité et leur densité (Fig. 1).

Troposphère

Troposphère- la couche la plus basse de l'atmosphère, dont l'épaisseur au-dessus des pôles est de 8-10 km, aux latitudes tempérées - 10-12 km, et au-dessus de l'équateur - 16-18 km.

Riz. 1. La structure de l'atmosphère terrestre

L'air dans la troposphère est chauffé à partir de la surface terrestre, c'est-à-dire de la terre et de l'eau. Par conséquent, la température de l'air dans cette couche diminue avec l'altitude de 0,6 ° C en moyenne tous les 100 m et atteint -55 ° C à la limite supérieure de la troposphère. Dans le même temps, dans la région de l'équateur à la limite supérieure de la troposphère, la température de l'air est de -70 °С et dans la région du pôle Nord de -65 °С.

Environ 80% de la masse de l'atmosphère est concentrée dans la troposphère, presque toute la vapeur d'eau est localisée, des orages, des tempêtes, des nuages ​​et des précipitations se produisent, et des mouvements d'air verticaux (convection) et horizontaux (vent) se produisent.

On peut dire que le temps se forme principalement dans la troposphère.

Stratosphère

Stratosphère- la couche de l'atmosphère située au-dessus de la troposphère à une altitude de 8 à 50 km. La couleur du ciel dans cette couche apparaît violette, ce qui s'explique par la raréfaction de l'air, à cause de laquelle les rayons du soleil ne se dispersent presque pas.

La stratosphère contient 20% de la masse de l'atmosphère. L'air dans cette couche est raréfié, il n'y a pratiquement pas de vapeur d'eau, et donc les nuages ​​et les précipitations ne se forment presque pas. Cependant, des courants d'air stables sont observés dans la stratosphère, dont la vitesse atteint 300 km / h.

Cette couche est concentrée ozone(écran d'ozone, ozonosphère), couche qui absorbe les rayons ultraviolets, les empêche de passer vers la Terre et protège ainsi les organismes vivants de notre planète. En raison de l'ozone, la température de l'air à la limite supérieure de la stratosphère est comprise entre -50 et 4-55 °C.

Entre la mésosphère et la stratosphère, il y a une zone de transition - la stratopause.

Mésosphère

Mésosphère- une couche de l'atmosphère située à une altitude de 50 à 80 km. La densité de l'air y est 200 fois moindre qu'à la surface de la Terre. La couleur du ciel dans la mésosphère apparaît noire, les étoiles sont visibles pendant la journée. La température de l'air tombe à -75 (-90)°С.

A 80 km d'altitude commence thermosphère. La température de l'air dans cette couche monte brusquement jusqu'à une hauteur de 250 m, puis devient constante : à une hauteur de 150 km, elle atteint 220-240 °C ; à une altitude de 500-600 km, elle dépasse 1500 °C.

Dans la mésosphère et la thermosphère, sous l'action des rayons cosmiques, les molécules de gaz se décomposent en particules d'atomes chargées (ionisées). Cette partie de l'atmosphère est donc appelée ionosphère- une couche d'air très raréfiée, située à une altitude de 50 à 1000 km, constituée principalement d'atomes d'oxygène ionisés, de molécules d'oxyde nitrique et d'électrons libres. Cette couche est caractérisée par une forte électrification et des ondes radio longues et moyennes y sont réfléchies, comme par un miroir.

Dans l'ionosphère, il y a aurores- la lueur des gaz raréfiés sous l'influence de particules chargées électriquement venant du Soleil - et de fortes fluctuations du champ magnétique sont observées.

Exosphère

Exosphère- la couche externe de l'atmosphère, située au-dessus de 1000 km. Cette couche est également appelée sphère de diffusion, car les particules de gaz s'y déplacent à grande vitesse et peuvent être dispersées dans l'espace.

Composition de l'atmosphère

L'atmosphère est un mélange de gaz composé d'azote (78,08%), d'oxygène (20,95%), de dioxyde de carbone (0,03%), d'argon (0,93%), d'une petite quantité d'hélium, de néon, de xénon, de krypton (0,01%), l'ozone et d'autres gaz, mais leur contenu est négligeable (tableau 1). La composition moderne de l'air terrestre a été établie il y a plus de cent millions d'années, mais la forte augmentation de l'activité de production humaine a néanmoins conduit à son changement. Actuellement, il y a une augmentation de la teneur en CO 2 d'environ 10-12 %.

Les gaz qui composent l'atmosphère remplissent divers rôles fonctionnels. Cependant, l'importance principale de ces gaz est déterminée principalement par le fait qu'ils absorbent très fortement l'énergie rayonnante et ont donc un effet significatif sur le régime de température de la surface et de l'atmosphère de la Terre.

Tableau 1. Composition chimique air atmosphérique sec près de la surface de la terre

Azote, le gaz le plus répandu dans l'atmosphère, chimiquement peu actif.

Oxygène, contrairement à l'azote, est un élément chimiquement très actif. La fonction spécifique de l'oxygène est l'oxydation matière organique organismes hétérotrophes, roches et gaz sous-oxydés émis dans l'atmosphère par les volcans. Sans oxygène, il n'y aurait pas de décomposition de la matière organique morte.

Le rôle du dioxyde de carbone dans l'atmosphère est exceptionnellement important. Il pénètre dans l'atmosphère à la suite des processus de combustion, de respiration des organismes vivants, de décomposition et est, tout d'abord, le principal materiel de construction pour créer de la matière organique lors de la photosynthèse. De plus, la propriété du dioxyde de carbone de transmettre le rayonnement solaire à ondes courtes et d'absorber une partie du rayonnement thermique à ondes longues est d'une grande importance, ce qui créera ce que l'on appelle l'effet de serre, qui sera discuté ci-dessous.

L'influence sur les processus atmosphériques, en particulier sur le régime thermique de la stratosphère, est également exercée par ozone. Ce gaz sert d'absorbeur naturel du rayonnement ultraviolet solaire, et l'absorption du rayonnement solaire conduit au réchauffement de l'air. Les valeurs mensuelles moyennes de la teneur totale en ozone dans l'atmosphère varient en fonction de la latitude de la zone et de la saison entre 0,23 et 0,52 cm (il s'agit de l'épaisseur de la couche d'ozone à la pression et à la température du sol). Il y a une augmentation de la teneur en ozone de l'équateur aux pôles et une variation annuelle avec un minimum en automne et un maximum au printemps.

Une propriété caractéristique de l'atmosphère peut être appelée le fait que la teneur en gaz principaux (azote, oxygène, argon) change légèrement avec l'altitude: à une altitude de 65 km dans l'atmosphère, la teneur en azote est de 86%, oxygène - 19, argon - 0,91, à une altitude de 95 km - azote 77, oxygène - 21,3, argon - 0,82%. La constance de la composition de l'air atmosphérique verticalement et horizontalement est maintenue par son mélange.

En plus des gaz, l'air contient vapeur d'eau et des particules solides. Ces derniers peuvent avoir une origine aussi bien naturelle qu'artificielle (anthropique). Ce sont du pollen de fleurs, de minuscules cristaux de sel, de la poussière de route, des impuretés d'aérosols. Lorsque les rayons du soleil pénètrent dans la fenêtre, ils peuvent être vus à l'œil nu.

Il y a surtout de nombreuses particules dans l'air des villes et des grands centres industriels, où les émissions de gaz nocifs et leurs impuretés formées lors de la combustion du carburant s'ajoutent aux aérosols.

La concentration d'aérosols dans l'atmosphère détermine la transparence de l'air, qui affecte le rayonnement solaire atteignant la surface de la Terre. Les plus gros aérosols sont des noyaux de condensation (de lat. condensation- compactage, épaississement) - contribuent à la transformation de la vapeur d'eau en gouttelettes d'eau.

La valeur de la vapeur d'eau est principalement déterminée par le fait qu'elle retarde le rayonnement thermique à ondes longues de la surface terrestre ; représente le maillon principal des grands et petits cycles d'humidité ; augmente la température de l'air lorsque les lits d'eau se condensent.

La quantité de vapeur d'eau dans l'atmosphère varie dans le temps et dans l'espace. Ainsi, la concentration de vapeur d'eau près de la surface terrestre varie de 3% sous les tropiques à 2-10 (15)% en Antarctique.

La teneur moyenne en vapeur d'eau dans la colonne verticale de l'atmosphère aux latitudes tempérées est d'environ 1,6 à 1,7 cm (une couche de vapeur d'eau condensée aura une telle épaisseur). Les informations sur la vapeur d'eau dans les différentes couches de l'atmosphère sont contradictoires. On a supposé, par exemple, que dans la plage d'altitude de 20 à 30 km, l'humidité spécifique augmente fortement avec l'altitude. Cependant, des mesures ultérieures indiquent une plus grande sécheresse de la stratosphère. Apparemment, l'humidité spécifique dans la stratosphère dépend peu de la hauteur et s'élève à 2–4 mg/kg.

La variabilité de la teneur en vapeur d'eau dans la troposphère est déterminée par l'interaction de l'évaporation, de la condensation et du transport horizontal. À la suite de la condensation de la vapeur d'eau, des nuages ​​se forment et des précipitations se produisent sous forme de pluie, de grêle et de neige.

Les processus de transitions de phase de l'eau se déroulent principalement dans la troposphère, c'est pourquoi les nuages ​​dans la stratosphère (à des altitudes de 20-30 km) et la mésosphère (près de la mésopause), appelés nacre et argent, sont observés relativement rarement , tandis que les nuages ​​​​troposphériques couvrent souvent environ 50% de la surface totale de la Terre.

La quantité de vapeur d'eau pouvant être contenue dans l'air dépend de la température de l'air.

1 m 3 d'air à une température de -20 ° C ne peut contenir plus de 1 g d'eau; à 0 °C - pas plus de 5 g ; à +10 °С - pas plus de 9 g; à +30 °С - pas plus de 30 g d'eau.

Conclusion: Plus la température de l'air est élevée, plus il peut contenir de vapeur d'eau.

L'air peut être riche et pas saturé vapeur. Ainsi, si à une température de +30°C 1 m 3 d'air contient 15 g de vapeur d'eau, l'air n'est pas saturé en vapeur d'eau ; si 30 g - saturé.

Humidité absolue- c'est la quantité de vapeur d'eau contenue dans 1 m 3 d'air. Elle est exprimée en grammes. Par exemple, s'ils disent "l'humidité absolue est de 15", cela signifie que 1 ml contient 15 g de vapeur d'eau.

Humidité relative- c'est le rapport (en pourcentage) de la teneur réelle en vapeur d'eau dans 1 m 3 d'air à la quantité de vapeur d'eau que peut contenir 1 m L à une température donnée. Par exemple, si la radio lors de la transmission du bulletin météo signale que l'humidité relative est de 70%, cela signifie que l'air contient 70% de la vapeur d'eau qu'il peut contenir à une température donnée.

Plus l'humidité relative de l'air est élevée, t. plus l'air est proche de la saturation, plus il est susceptible de tomber.

Une humidité relative de l'air toujours élevée (jusqu'à 90%) est observée dans la zone équatoriale, car Chauffer l'air et il y a une grande évaporation de la surface des océans. La même humidité relative élevée se trouve également dans les régions polaires, mais uniquement parce qu'à basse température, elle ne fait même pas un grand nombre de la vapeur d'eau rend l'air saturé ou proche de la saturation. Sous les latitudes tempérées, l'humidité relative varie selon les saisons - elle est plus élevée en hiver et plus faible en été.

L'humidité relative de l'air est particulièrement faible dans les déserts : 1 m 1 d'air y contient deux à trois fois moins que la quantité de vapeur d'eau possible à une température donnée.

Pour mesurer l'humidité relative, on utilise un hygromètre (du grec hygros - humide et metreco - je mesure).

Lorsqu'il est refroidi, l'air saturé ne peut pas retenir la même quantité de vapeur d'eau en lui-même, il s'épaissit (se condense) et se transforme en gouttelettes de brouillard. Le brouillard peut être observé en été par une nuit claire et fraîche.

Des nuages- c'est le même brouillard, seulement il ne se forme pas à la surface de la terre, mais à une certaine hauteur. Lorsque l'air monte, il se refroidit et la vapeur d'eau qu'il contient se condense. Les minuscules gouttelettes d'eau qui en résultent forment les nuages.

participe à la formation des nuages affaire particulière suspendu dans la troposphère.

Les nuages ​​peuvent avoir une forme différente, qui dépend des conditions de leur formation (tableau 14).

Les nuages ​​les plus bas et les plus lourds sont les stratus. Ils sont situés à une altitude de 2 km de la surface de la terre. A une altitude de 2 à 8 km, on peut observer des cumulus plus pittoresques. Les cirrus sont les plus hauts et les plus légers. Ils sont situés à une altitude de 8 à 18 km au-dessus de la surface de la terre.

Protection atmosphérique

Les principales sources sont les entreprises industrielles et les automobiles. À grandes villes le problème de la contamination par les gaz des principales voies de transport est très aigu. C'est pourquoi dans de nombreux grandes villes partout dans le monde, y compris dans notre pays, a introduit le contrôle environnemental de la toxicité des gaz d'échappement des voitures. Déposée par des experts, la fumée et la poussière dans l'air peuvent réduire de moitié le débit énergie solaireà la surface de la terre, ce qui entraînera un changement des conditions naturelles.

Stratosphère - une couche de l'atmosphère située à une altitude de 11 à 50 km. La principale caractéristique de la stratosphère est l'augmentation de sa teneur en ozone (O3). Jusqu'à une hauteur de 10 km et plus de 60 km, l'ozone est presque absent et sa concentration la plus élevée se trouve à une altitude de 20 à 30 km, appelée couche d'ozone. La couche d'ozone sous différentes latitudes est située à différentes hauteurs, à savoir: sous les latitudes tropicales à une altitude de 25 à 30 km, en tempérée - 20 - 25 km, en polaire - 15 - 20 km. La couche d'ozone est formée et maintenue par l'interaction combinée du rayonnement solaire ultraviolet avec des molécules d'oxygène (O2), qui se dissocient en atomes puis se recombinent avec d'autres molécules d'O2 pour former de l'ozone (O3).

La couche d'ozone avec une concentration d'ozone (environ 8 ml/m³) absorbe les rayons ultraviolets nocifs du Soleil et sert de bouclier fiable contre ce rayonnement, qui est préjudiciable à toute vie sur Terre. C'est donc grâce à la couche d'ozone que la vie est apparue sur Terre. Si toute la couche d'ozone dans l'atmosphère était comprimée sous pression et concentrée à la surface de la Terre, un film de seulement 3 mm d'épaisseur se formerait. Cependant, un film d'ozone d'une si faible épaisseur protège de manière fiable la Terre en absorbant les rayons ultraviolets dangereux. Lorsque l'énergie solaire est absorbée par la couche d'ozone, la température de l'atmosphère augmente, ce qui signifie que la couche d'ozone est une sorte de réservoir d'énergie thermique dans l'atmosphère. De plus, l'ozone bloque environ 20 % du rayonnement terrestre, réchauffant l'atmosphère.

rayonnement cosmique

L'ozone régule la dureté du rayonnement cosmique, et si même une petite quantité d'ozone est détruite, la dureté du rayonnement augmente fortement, ce qui entraîne des changements dans le monde vivant de la Terre.

L'ozone est un gaz actif qui affecte négativement le corps humain. Dans la partie inférieure de l'atmosphère près de la surface de la Terre, la concentration d'ozone est négligeable, elle ne nuit donc pas aux humains. Cependant, dans les grandes villes où la circulation automobile est intense, une grande quantité d'ozone se forme à la suite des transformations photochimiques des gaz d'échappement des voitures. Il a été prouvé qu'une faible concentration d'ozone ou son absence affecte négativement l'humanité et conduit au cancer.

théorie scientifique

Selon la théorie scientifique, la destruction de la couche d'ozone dans l'atmosphère s'est récemment produite, à la suite de laquelle des trous d'ozone apparaissent, c'est-à-dire la concentration d'ozone dans la couche d'ozone de notre planète diminue. L'amincissement de la couche d'ozone est dû à la destruction des molécules d'ozone lors de réactions avec divers composés d'origine anthropique et origine naturelle, à savoir lorsqu'il est combiné avec des fréons contenant du chlore et du brome, ainsi qu'avec des substances simples (hydrogène, chlore, oxygène, atomes de brome).

En 1985, des scientifiques ont découvert un trou dans la couche d'ozone au pôle Sud, c'est-à-dire les niveaux d'ozone atmosphérique étaient bien inférieurs à la normale pendant le printemps antarctique. De tels changements se sont répétés chaque année à la même époque, mais avec le réchauffement, le trou s'est resserré. Des trous similaires sont apparus au pôle Nord au cours du printemps arctique.

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L'écran d'ozone est une couche de l'atmosphère avec la plus forte concentration de molécules d'ozone Oz à une altitude d'environ 20 à 25 km, qui absorbe le rayonnement ultraviolet dur, qui est mortel pour les organismes. o.e. destruction Du fait de la pollution anthropique de l'atmosphère, il constitue une menace pour tous les êtres vivants, et surtout pour l'homme.
L'écran d'ozone (ozonosphère) est une couche de l'atmosphère dans la stratosphère, située à différentes hauteurs de la surface de la Terre et ayant la densité (concentration de molécules) la plus élevée d'ozone à une altitude de 22 à 26 km.
La couche d'ozone est la partie de l'atmosphère où l'ozone se trouve en faible concentration.
La teneur en nitrates des produits végétaux. La destruction de l'écran d'ozone est associée à l'oxyde nitrique, qui sert de source de formation d'autres oxydes qui catalysent la réaction photochimique de la décomposition des molécules d'ozone.
L'émergence de l'écran d'ozone, qui protégeait la surface de la Terre des rayonnements chimiquement actifs pénétrant dans l'espace, a radicalement changé le cours de l'évolution de la matière vivante. Dans les conditions de la protobiosphère (biosphère primaire), la mutagenèse avait un caractère très intense : de nouvelles formes de matière vivante sont rapidement apparues et ont varié de nombreuses façons, et les pools de gènes se sont rapidement accumulés.
L'ozonosphère (écran d'ozone), qui se trouve au-dessus de la biosphère, dans une couche de 20 à 35 km, absorbant le rayonnement ultraviolet, mortel pour les êtres vivants de la biosphère, se forme à cause de l'oxygène, qui est d'origine biogénique, c'est-à-dire également créé par la matière vivante de la Terre. Cependant, même si la matière vivante pénètre dans ces couches sous forme de spores ou d'aéroplancton, elle ne s'y reproduit pas et sa concentration est négligeable. Notez que, pénétrant dans cette coquille de la Terre et même plus haut, dans l'espace, une personne emporte avec elle dans le vaisseau spatial, pour ainsi dire, un morceau de la biosphère, c'est-à-dire tout le système de survie.
Dites-nous comment se forme l'écran d'ozone et ce qui conduit à sa destruction.
La biosphère occupe l'espace depuis l'écran d'ozone, où les spores de bactéries et de champignons se produisent à une altitude de 20 km, jusqu'à une profondeur de plus de 3 km sous la surface de la terre et d'environ 2 km sous le fond de l'océan. Là, dans les eaux des champs pétrolifères, on trouve des bactéries anaérobies. La plus grande concentration de biomasse est concentrée aux limites des géosphères, c'est-à-dire dans les eaux côtières et de surface de l'océan et à la surface de la terre. Cela est dû au fait que la source d'énergie de la biosphère est lumière du soleil, et les organismes autotrophes, puis hétérotrophes, habitent principalement les endroits où le rayonnement solaire est le plus intense.
Les conséquences les plus dangereuses de l'appauvrissement de l'écran d'ozone pour l'homme et de nombreux animaux sont une augmentation du nombre de cancers de la peau et de cataractes oculaires. À son tour, selon les données officielles de l'ONU, cela conduit à l'émergence de 100 000 nouveaux cas de cataractes et de 10 000 cas de cancer de la peau dans le monde, ainsi qu'à une diminution de l'immunité chez les humains et les animaux.
Le mur des interdits environnementaux, qui a atteint un niveau mondial (destruction de l'écran d'ozone, acidification des précipitations, changement climatique, etc.), s'est avéré ne pas être le seul facteur de développement social. Dans le même temps et parallèlement, la structure économique a changé.
La dynamique du trou d'ozone au sein de l'Antarctique (selon N.F. Reimers, 1990 (espace sans ombrage). Les conséquences de l'appauvrissement de l'écran d'ozone qui sont extrêmement dangereuses pour l'homme et de nombreux animaux sont une augmentation du nombre de cancers de la peau et de cataractes de les yeux À son tour, cela, selon le responsable Selon l'ONU, conduit à l'émergence de 100 000 nouveaux cas de cataractes et 10 000 cas de cancer de la peau dans le monde, ainsi qu'à une diminution de l'immunité chez les humains et les animaux .
À peu près la même chose s'est produite avec la croissance de la production de fréons, leur impact sur l'écran d'ozone de la planète.
Nous avons déjà dit que la vie est préservée car un bouclier d'ozone s'est formé autour de la planète, protégeant la biosphère des rayons ultraviolets mortels. Mais au cours des dernières décennies, une diminution de la teneur en ozone dans la couche protectrice a été constatée.

À la suite de la photosynthèse, de plus en plus d'oxygène a commencé à apparaître dans l'atmosphère et un écran d'ozone s'est formé autour de la planète, qui est devenu une protection fiable pour les organismes contre le rayonnement ultraviolet nocif du soleil et le rayonnement cosmique à ondes courtes. Sous sa protection, la vie a commencé à s'épanouir : dans les couches superficielles de l'océan, des plantes (phytoplancton) en suspension dans l'eau ont commencé à se développer, libérant de l'oxygène. De l'océan-n-a, la vie organique s'est déplacée vers la terre ; les premiers êtres vivants ont commencé à peupler la terre il y a environ 400 millions d'années. Les organismes qui se développent sur terre et sont capables de photosynthèse (plantes) ont encore augmenté le flux d'oxygène dans l'atmosphère. On pense qu'il a fallu au moins un demi-milliard d'années pour que la teneur en oxygène de l'atmosphère atteigne son niveau actuel, qui n'a pas changé depuis environ 50 millions d'années.
Mais le coût élevé de ces vols a tellement ralenti le développement des transports supersoniques qu'ils ne constituent plus une menace significative pour le bouclier d'ozone.
Une surveillance globale est effectuée afin d'obtenir des informations sur la biosphère dans son ensemble ou sur des processus biosphériques individuels, en particulier le changement climatique, l'état de l'écran d'ozone, etc. Les objectifs spécifiques de la surveillance mondiale, ainsi que ses objectifs, sont déterminés dans le cadre de la coopération internationale dans le cadre de divers accords et déclarations internationaux.
Surveillance globale - surveillance des processus et phénomènes généraux, y compris les impacts anthropiques sur la biosphère, et avertissement des situations extrêmes émergentes, telles que l'affaiblissement de l'écran d'ozone de la planète et d'autres phénomènes dans l'écosphère terrestre.
La zone de longueur d'onde la plus courte (200 - 280 nm) de cette partie du spectre (ultraviolet C) est activement absorbée par la peau ; En termes de danger, les UV-C sont proches des rayons JT, mais sont presque entièrement absorbés par la couche d'ozone.
L'émergence de plantes sur terre, apparemment, a été associée à l'obtention d'une teneur en oxygène dans l'atmosphère d'environ 10% de celle d'aujourd'hui. Désormais, le bouclier d'ozone était capable de protéger au moins partiellement les organismes des rayons ultraviolets.
La destruction de l'écran d'ozone de la Terre s'accompagne d'un certain nombre de dangers manifestes et cachés impacts négatifs par personne et faune.
A la limite supérieure de la troposphère, sous l'influence du rayonnement cosmique, l'ozone se forme à partir de l'oxygène. Par conséquent, l'écran d'ozone, qui protège la vie des radiations mortelles, est aussi le résultat de l'activité de la matière vivante elle-même.
Les conditions naturelles ne sont pas directement impliquées dans la production matérielle et la non-production. Terre, l'écran d'ozone de la planète, protégeant toute vie de l'espace. Beaucoup conditions naturelles avec le développement de la production, les forces entrent dans la catégorie des ressources, la frontière entre ces concepts est donc conditionnelle.
La limite inférieure de la biosphère s'étend à une profondeur de 3 km sur terre et à 2 km sous le fond de l'océan. La limite supérieure est l'écran d'ozone, au-dessus duquel le rayonnement UV du soleil exclut la vie organique. La base de la vie organique est le carbone.
À cette profondeur, des micro-organismes ont été trouvés dans les eaux pétrolifères. La limite supérieure est l'écran d'ozone protecteur, qui protège les organismes vivants sur Terre des effets nocifs des rayons ultraviolets. Les êtres humains appartiennent aussi à la biosphère.
Quels sont les mécanismes de rétention de l'ozonosphère en tant que couche dans la stratosphère avec la densité d'ozone la plus élevée à des altitudes de 22 à 25 km au-dessus de la surface de la Terre n'est pas encore tout à fait clair. Si l'impact humain sur l'écran d'ozone est limité par des produits chimiques, alors la protection de l'ozonosphère contre la destruction est tout à fait réaliste en interdisant les chlorofluorocarbures et autres agents chimiques dangereux pour elle. Si l'amincissement de l'ozonosphère est associé à une modification du champ magnétique terrestre, comme le suggèrent certains chercheurs, il est alors nécessaire d'établir les causes de cette modification.
En fait, comme on le voit, la coquille géographique comprend la croûte terrestre, l'atmosphère, l'hydrosphère et la biosphère. Les limites de la coquille géographique sont déterminées d'en haut par l'écran d'ozone et d'en bas - l'écorce terrestre: sous les continents à une profondeur de 30 à 40 km (y compris sous les montagnes - jusqu'à 70 à 80 km) et sous les océans - 5 à 8 km.
Dans la plupart des cas, la couche d'ozone est indiquée comme la limite théorique supérieure de la biosphère sans préciser ses limites, ce qui est tout à fait acceptable si vous ne discutez pas de la différence entre la néo- et la paléobiosphère. Sinon, il faut tenir compte du fait que l'écran d'ozone ne s'est formé qu'il y a environ 600 millions d'années, après quoi les organismes ont pu se rendre sur terre.

Les processus de régulation dans la biosphère reposent également sur la forte activité de la matière vivante. Ainsi, la production d'oxygène entretient l'écran d'ozone et, par conséquent, la relative constance du flux d'énergie rayonnante atteignant la surface de la planète. La constance de la composition minérale des eaux océaniques est maintenue par l'activité d'organismes qui extraient activement des éléments individuels, ce qui équilibre leur apport avec le ruissellement des rivières entrant dans l'océan. Une régulation similaire est effectuée dans de nombreux autres procédés.
Les explosions nucléaires ont un effet dévastateur sur le bouclier d'ozone stratosphérique qui, comme on le sait, protège les organismes vivants des effets nocifs du rayonnement ultraviolet à ondes courtes.
Pour préserver la couche d'ozone de la Terre, des mesures sont prises pour réduire les émissions de fréon et les remplacer par des substances respectueuses de l'environnement. À l'heure actuelle, la solution au problème de la sauvegarde de l'écran d'ozone et de la destruction trous d'ozone nécessaire à la préservation de la civilisation terrestre. Lors de la Conférence des Nations Unies sur environnement and Development tenue à Rio de Janeiro a conclu que notre atmosphère est de plus en plus affectée par les gaz à effet de serre qui menacent le changement climatique, et substances chimiques qui réduisent la couche d'ozone.
À couches supérieures La stratosphère est située dans une petite concentration d'ozone. Par conséquent, cette partie de l'atmosphère est souvent appelée la couche d'ozone. L'ozone joue un rôle important dans la formation régime de température les couches sous-jacentes de l'atmosphère et, par conséquent, les courants d'air. Sur différentes parties de la surface terrestre et à différents moments de l'année, la teneur en ozone n'est pas la même.
La biosphère est la coquille planétaire de la Terre où la vie existe. Dans l'atmosphère, les limites supérieures de la vie sont déterminées par l'écran d'ozone - une fine couche d'ozone à une altitude de 16 à 20 km. L'océan est plein de vie. La biosphère est un écosystème global soutenu par le cycle biologique des flux de matière et d'énergie solaire. Tous les écosystèmes de la Terre sont parties constitutives.
L'ozone O3 est un gaz dont la molécule est constituée de trois atomes d'oxygène. Un agent oxydant actif capable de détruire les agents pathogènes ; Le bouclier d'ozone dans la haute atmosphère protège notre planète des rayons ultraviolets du soleil.
L'augmentation progressive du CO2 dans l'atmosphère qui se produit aujourd'hui, associée aux émissions industrielles, peut être à l'origine d'une augmentation de l'effet de serre et du réchauffement climatique. Dans le même temps, la destruction partielle de l'écran d'ozone actuellement observée peut dans une certaine mesure compenser cet effet en augmentant les pertes de chaleur de la surface de la Terre. Dans le même temps, le flux de rayonnement ultraviolet à ondes courtes augmentera, ce qui est dangereux pour de nombreux organismes vivants. Comme nous pouvons le voir, l'intervention anthropique dans la structure de l'atmosphère est lourde de conséquences imprévisibles et indésirables.
Les hydrocarbures entrant dans la composition du pétrole et du gaz sont pratiquement inoffensifs, mais, libérés lors de l'utilisation de combustibles fossiles, ils s'accumulent dans l'atmosphère, l'eau, le sol et s'avèrent être les agents responsables de maladies dangereuses. La production et la libération massive de fréons dans l'atmosphère peuvent détruire l'écran d'ozone protecteur.
Considérons les conséquences les plus caractéristiques de la pollution atmosphérique par l'homme. Les conséquences typiques sont les précipitations acides, l'effet de serre, la perturbation du bouclier d'ozone, la pollution par la poussière et les aérosols des grands centres industriels.
L'ozone se forme constamment dans les parties supérieures de l'atmosphère. On pense qu'à une altitude d'environ 25 à 30 km, l'ozone forme un puissant écran d'ozone, qui retient la majeure partie des rayons ultraviolets, protégeant les organismes de leurs effets destructeurs. Ensemble avec gaz carbonique l'air et la vapeur d'eau, il protège la Terre de l'hypothermie, retarde le rayonnement infrarouge (thermique) à ondes longues de notre planète.
Qu'il suffise de dire que l'oxygène de notre atmosphère, sans lequel la vie est impossible, l'écran d'ozone, dont l'absence détruirait la vie sur terre, la couverture du sol sur laquelle se développe toute la végétation de la planète, les gisements de charbon et les gisements de pétrole - tout cela est le résultat de l'activité à long terme des organismes vivants.
Dans la pratique de l'agriculture, jusqu'à 30 à 50 % de tous les engrais minéraux appliqués sont inutilement perdus. La libération d'oxydes d'azote dans l'atmosphère entraîne non seulement des pertes économiques, mais menace également de perturber l'écran d'ozone de la planète.
Les entreprises convertibles devraient viser à concevoir, fabriquer et mettre en œuvre des systèmes technologiques de pointe pour la production de produits civils au niveau des normes mondiales et de la demande de masse. Seules les institutions scientifiques spécialisées et les usines du complexe militaro-industriel sont capables de résoudre, par exemple, la tâche la plus importante consistant à remplacer les fréons, qui détruisent l'écran d'ozone de la Terre, par d'autres réfrigérants plus sûrs pour l'environnement.
La limite supérieure de la vie dans l'atmosphère est déterminée par le niveau de rayonnement UV. À une altitude de 25 à 30 km, la majeure partie du rayonnement ultraviolet du Soleil est absorbée par la couche d'ozone relativement mince située ici - l'écran d'ozone. Si des organismes vivants s'élèvent au-dessus de la couche protectrice d'ozone, ils meurent. L'atmosphère au-dessus de la surface de la Terre est saturée de divers organismes vivants qui se déplacent dans l'air de manière active ou passive. Les spores de bactéries et de champignons se trouvent jusqu'à une hauteur de 20 à 22 km, mais la majeure partie de l'aéroplancton est concentrée dans une couche jusqu'à 1 à 15 km.
On suppose que la pollution atmosphérique globale par certaines substances (fréons, oxydes d'azote, etc.) peut perturber le fonctionnement de l'écran d'ozone.

ÉCRAN D'OZONE D'OZONOSPHÈRE - une couche de l'atmosphère, coïncidant étroitement avec la stratosphère, située entre 7 - 8 (aux pôles), 17 - 18 (à l'équateur) et 50 km (avec la densité d'ozone la plus élevée à des altitudes de 20 - 22 km) au-dessus de la surface de la planète et caractérisée par une concentration accrue de molécules d'ozone, reflétant le rayonnement cosmique dur, mortel pour les êtres vivants. On suppose que la pollution atmosphérique globale par certaines substances (fréons, oxydes d'azote, etc.) peut perturber le fonctionnement de l'écran d'ozone.
La couche d'ozone absorbe efficacement le rayonnement électromagnétique avec des longueurs d'onde dans la région de 220 à 300 nm, agissant comme un écran. Ainsi, les UV d'une longueur d'onde allant jusqu'à 220 nm sont complètement absorbés par les molécules d'oxygène atmosphérique et, dans la région de 220 à 300 nm, ils sont effectivement retenus par l'écran d'ozone. Une partie importante du spectre solaire est la région adjacente à 300 nm des deux côtés.
Le processus de photodissociation sous-tend également la formation d'ozone à partir d'oxygène moléculaire. La couche d'ozone est située à une altitude de 10 à 100 km ; La concentration maximale d'ozone est enregistrée à une altitude d'environ 20 km. L'écran d'ozone est d'une grande importance pour la préservation de la vie sur Terre : la couche d'ozone absorbe la majeure partie du rayonnement ultraviolet provenant du Soleil, et dans sa partie à ondes courtes, le plus destructeur pour les organismes vivants. Seule une partie molle du flux de rayons ultraviolets d'une longueur d'onde d'environ 300 à 400 nm atteint la surface de la Terre, relativement inoffensive, et dans un certain nombre de paramètres nécessaires au développement et au fonctionnement normaux des organismes vivants. Sur cette base, certains scientifiques tracent la limite de la biosphère précisément à la hauteur de la couche d'ozone.
Le facteur évolutif est un facteur environnemental moderne généré par l'évolution de la vie. Ainsi, par exemple, l'écran d'ozone - actuellement en fonctionnement facteur environnemental, affectant les organismes, les populations, les biocénoses, les systèmes écologiques, y compris la biosphère, ont existé aux époques géologiques passées. L'apparition de l'écran d'ozone est associée à l'apparition de la photosynthèse et à l'accumulation d'oxygène dans l'atmosphère.
Un autre facteur limitant la pénétration ascendante de la vie est le rayonnement cosmique dur. À une altitude de 22 à 24 km de la surface de la Terre, la concentration maximale d'ozone est observée - l'écran d'ozone. L'écran d'ozone réfléchit les rayonnements cosmiques (rayons gamma et X) et partiellement les rayons ultraviolets nocifs pour les organismes vivants.
Effets biologiques causés par le rayonnement de différentes longueurs d'onde. La source la plus importante de rayonnement naturel est le rayonnement solaire. La majeure partie de l'énergie solaire incidente sur la Terre (environ 75 %) est représentée par les rayons visibles, près de 20 % - par la région IR du spectre, et seulement environ 5 % - par les UV avec une longueur d'onde de 300 à 380 nm . La limite inférieure des longueurs d'onde du rayonnement solaire incident sur la surface de la terre est déterminée par la densité de ce que l'on appelle l'écran d'ozone.

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La valeur de la couche d'ozone - l'ozonosphère. L'impact des rayons ultraviolets du soleil sur les humains et les autres organismes vivants.

La valeur de la couche d'ozone pour la biosphère - l'homme et les autres organismes vivants.

Malgré la teneur négligeable en ozone dans l'atmosphère, sa valeur est vraiment énorme. La vie sur Terre telle que nous la voyons aujourd'hui serait très différente si elle n'était pas protégée par une fine couche d'ozone de trois millimètres. Et si « l'écran » d'ozone disparaissait aujourd'hui, la vie ne survivrait probablement qu'en profondeur sous l'eau dans les océans ou sous terre.

Le fait est que la couche d'ozone (ozonosphère) absorbe les rayons ultraviolets à ondes courtes particulièrement destructeurs, évitant ainsi d'endommager les systèmes vivants.

Une diminution d'au moins 10% de la concentration d'ozone dans l'atmosphère dans son ensemble affecte déjà les organismes vivants - la récolte de plantes diminue, divers types de pathologies sont observés chez les animaux et les humains, par exemple une violation de la fonction pulmonaire, un augmenter en maladies chroniques poumons, nerveux et systèmes immunitaires, cancer de la peau et de la rétine. Des changements importants sous l'influence d'une irradiation ultraviolette accrue peuvent également être observés dans l'état d'écosystèmes entiers, en particulier la végétation terrestre et le phytoplancton, ainsi que dans la mise en œuvre de cycles biogéochimiques.

L'ozone est un gaz actif et peut nuire à l'homme. Habituellement, sa concentration dans la basse atmosphère est négligeable et il n'a pas d'effet nocif sur l'homme. De grandes quantités d'ozone se forment dans les grandes villes à fort trafic suite aux transformations photochimiques des gaz d'échappement des véhicules.

La valeur de la couche d'ozone de la Terre. Spectres d'absorption de l'ozone et des acides nucléiques.

Pour une représentation visuelle de l'importance de la couche d'ozone pour toute vie sur la planète, considérons les spectres d'absorption de l'ozone et les composants les plus importants des organismes vivants - les acides nucléiques et les protéines.

Chaque substance a ses propres bandes d'absorption. L'ozone et les acides nucléiques (ADN, ARN) et les protéines absorbent le plus intensément dans la région spectrale avec une longueur d'onde de 200-300 nm. Et nocifs pour les organismes vivants, les rayons UV occupent justement cette partie du spectre du rayonnement solaire.

Figure 1. Courbe spectrale des dommages causés à l'appareil génétique des micro-organismes par les rayons ultraviolets.

Pour ne pas être infondé et convaincre les plus incrédules de l'énorme importance de la couche d'ozone, approfondissons un peu la théorie et prouvons que la couche d'ozone absorbe les rayons ultraviolets qui sont mortels pour tous les êtres vivants. Pour ce faire, considérez les spectres d'absorption de l'ozone (couche d'ozone) et des acides nucléiques et des protéines.

Tout d'abord, définissons les concepts.

ABSORPTION DE LA LUMIÈRE - une diminution de l'intensité du rayonnement optique lors du passage à travers un milieu en raison de son interaction, à la suite de quoi l'énergie lumineuse est convertie en d'autres types d'énergie ou en un rayonnement optique d'une composition spectrale différente.

LE SPECTRE D'ABSORPTION est l'ensemble des fréquences absorbées par une substance donnée.

Spectre d'absorption d'ozone.

L'ozone (O 3) a un spectre d'absorption très complexe, où les bandes d'absorption les plus intenses sont mises en évidence. Comme beaucoup d'autres bandes d'absorption en spectroscopie moléculaire, ces bandes portent le nom du chercheur qui les a découvertes.

Bandes d'absorption d'ozone :

• bande Hartley (200 - 300 nm; l max \u003d 255 nm);
• bande de Huggins (320-340 nm);
• Bande Chalon-Lefèvre (330-350 nm);
• Bande Chappuis (500 - 650 nm; l max \u003d 600 nm).

Figure 2. Bandes d'absorption d'ozone.

Bande d'absorption principale - bande hartley. Son absorption maximale est atteinte à une longueur d'onde de 255 nm. Veuillez noter que dans la figure 1, les dommages maximaux à l'appareil génétique des organismes vivants se situent également sur cette longueur d'onde particulière. Par conséquent, la valeur maximale de la couche d'ozone terrestre pour les organismes vivants se manifeste précisément dans cette bande.

Aux longueurs d'onde supérieures à 300 nm, les bandes les plus faibles sont adjacentes aux bandes de Hartley. rayures Huggins et Chalon-Lefèvre(Fig. 2). Le coefficient d'absorption dans ces bandes est inférieur de plusieurs ordres de grandeur à celui des bandes Hartley. Des bandes séparées étroitement espacées dans ces systèmes ont des maxima et des minima nets clairement distinguables. Enfin, dans la partie visible du spectre, il existe une large bande de Chappuis associée à la couleur bleue de l'ozone.

Une très forte absorption d'ozone est également observée dans la région ultraviolette du vide (100–200 nm). Associée à l'absorption dans les bandes de Hartley, cette absorption entraîne une rupture du spectre solaire à la surface de la Terre à des longueurs d'onde inférieures à 290 nm, ce qui est très important pour protéger la vie sur notre planète des rayonnements à ondes courtes.

Spectres d'absorption des acides nucléiques et des protéines.

Les acides nucléiques n'absorbent que dans la région UV (180-220 et 240-280 nm). Leurs chromophores sont principalement des bases puriques et pyrimidiques.

Figure 3. Spectre d'absorption des protéines et des acides nucléiques.

Chromophores - groupes d'atomes insaturés qui déterminent la couleur d'un composé chimique et absorbent le rayonnement électromagnétique.

Les protéines ont trois types de groupes chromophores : les groupes peptidiques appropriés, les groupes latéraux de résidus d'acides aminés et les groupes prosthétiques. Les deux premiers absorbent dans la région UV et n'absorbent pas dans la région visible. Les groupes peptidiques -CO-NH- absorbent dans la région de 190 nm. Les groupes latéraux de trois acides aromatiques - tryptophane, tyrosine et phénylalanine - absorbent également à ces longueurs d'onde, et beaucoup plus fortement que les groupes peptidiques. De plus, ils ont une bande d'absorption dans la gamme de 260 à 280 nm.

Les groupements prosthétiques (hème de l'hémoglobine et autres chromophores) absorbent dans les UV et dans le visible. Ce sont eux qui donnent sa couleur à la protéine (par exemple, la couleur rouge de l'hémoglobine).

La valeur de la couche d'ozone en tant que régulateur de température de l'atmosphère.

La couche d'ozone est importante non seulement en tant que bouclier pour la biosphère contre les dommages causés par le rayonnement ultraviolet dur, mais elle détermine également le régime thermique de l'atmosphère terrestre. Dans la région infrarouge du spectre, l'ozone a également une bande d'absorption importante avec un maximum à 960 nm. De ce fait, O 3 absorbe l'énergie infrarouge (thermique) libérée par la Terre, ne lui permet pas de se dissiper dans l'espace et retient ainsi la chaleur dans l'atmosphère de notre planète.

L'ozone bloque environ 20 % du rayonnement terrestre, ce qui augmente l'effet de réchauffement de l'atmosphère.

L'impact des rayons ultraviolets du soleil sur les humains et les autres organismes vivants.

Pourquoi les rayons ultraviolets sont-ils si dangereux ? Pourquoi donnons-nous cela grande importance la couche d'ozone les absorbe. Examinons de plus près la partie ultraviolette du spectre du rayonnement solaire.

Comment la partie ultraviolette du spectre solaire affecte-t-elle les plantes ? Revenons à la théorie. La gamme de longueurs d'onde ultraviolettes est divisée en "lointain", à 100-200 nm (on s'en fiche, cette "lumière" est absorbée par les molécules d'oxygène dans la haute atmosphère et n'atteint pas la surface de la Terre) et "proche" , à 200-380 nm, qui, à son tour, est conditionnellement divisé en 3 parties.

UFA- "utile", avec une longueur d'onde de 320 nm au "violet" habituel (il commence à 380 nm). Le rayonnement ultraviolet avec cette longueur d'onde pénètre plus profondément dans les tissus des animaux et des plantes. Chez l'homme, par exemple, il est impliqué dans la production de vitamine D, certains types de lézards le voient de leurs yeux, sans compter le fait que les UVA stimulent certains types de reptiles pendant la saison des amours.

UVB- 280-320 nm - la gamme des ultraviolets moyens. Elle provoque non seulement un vieillissement prématuré de la peau humaine et un ralentissement de la croissance végétative de la plupart des plantes, mais aussi des querelles incessantes quant à son impact sur la biosphère. Grâce aux UVB, les Européens ont la peau dorée pendant les vacances d'été. Plus on se rapproche de la frontière avec les UVC (280 nm), plus les rayons sont mortels.

et enfin UFS- ultraviolet "dur" avec une longueur d'onde de 200 à 280 nm. Il y a une opinion qu'à certaines étapes du développement de la vie sur Terre, les UVB ont été très activement impliqués dans la création d'ADN, car le spectre d'absorption des acides nucléiques a un pic dans la région de 254 nm. Ceci est montré dans la Fig. 1. Comme on peut le voir sur la figure, non seulement le début de la vie sur Terre est associé à l'UFS, mais aussi, sous certaines conditions, sa fin. Dans la gamme UVC, à une longueur d'onde de 254 nm, émettent des stérilisateurs - mercure lampes ultraviolettes basse pression utilisé uniquement en médecine.

Ainsi, le rayonnement solaire ultraviolet en fonction du degré d'impact sur les organismes vivants est divisé en trois types:

1. Les UV-A (longueur d'onde - 0,4 à 0,315 microns) sont le type de rayonnement ultraviolet le moins dangereux pour la matière vivante. Le plus grand nombre de ces rayons atteint la surface de la terre.
2. UV-B (longueur d'onde - 0,315-0,280 microns) - n'atteint la terre qu'à petites doses.
3. Les UV-C (longueur d'onde - 0,28–0,01 microns) sont le type de rayons ultraviolets le plus dangereux pour la matière vivante : même à petites doses, ils ont un effet néfaste sur les organismes vivants. Heureusement, les UV-C sont presque entièrement absorbés par la couche d'ozone et atteignent à peine le sol.