Pašlaik ir vispāratzīts, ka visu dzīvību uz Zemes no cietā, bioloģiski bīstamā ultravioletā starojuma kaitīgās ietekmes aizsargā ozona slānis. Tāpēc ievērojamu satraukumu visā pasaulē izraisīja ziņa, ka šajā slānī atrastas "caurītes" - vietas, kur ozona slāņa biezums ir ievērojami samazināts. Pēc virknes pētījumu tika secināts, ka veicina freoni, piesātināto ogļūdeņražu (C n H 2n + 2) fluorhlora atvasinājumi, kuriem ir tādas ķīmiskās formulas kā CFCl 3 , CHFCl 2 , C 3 H 2 F 4 Cl 2 un citas. ozona iznīcināšanai. Līdz tam laikam freoni jau bija atraduši visplašāko pielietojumu: tie kalpoja kā darba viela sadzīves un rūpnieciskajos ledusskapjos, aerosola baloniņās ar smaržām un sadzīves ķīmija, tie tika izmantoti, lai izstrādātu dažus tehniskos fotomateriālus. Un tā kā freona noplūdes ir kolosālas, 1985. gadā tas tika pieņemts Vīnes konvencija par ozona slāņa aizsardzību, un 1989. gada 1. janvārī tika sastādīts Starptautiskais (Monreālas) protokols par freonu ražošanas aizliegumu. Tomēr N. I. Čugunovam, vecākajam pētniekam vienā no Maskavas institūtiem, fizikālās ķīmijas speciālistam, dalībniekam padomju un Amerikas sarunās par ķīmisko ieroču aizliegšanu (Ženēva, 1976), bija nopietnas šaubas par " ozona nopelni, aizsargājot no ultravioletā starojuma, un freonu "vainībā" ozona slāņa iznīcināšanā.

Piedāvātās hipotēzes būtība ir tāda, ka visu dzīvību uz Zemes no bioloģiski bīstamā ultravioletā starojuma aizsargā nevis ozons, bet gan atmosfēras skābeklis. Tas ir skābeklis, kas absorbē šo īsviļņu starojumu, kas tiek pārveidots par ozonu. Apsveriet hipotēzi no dabas pamatlikuma - enerģijas nezūdamības likuma - viedokļa.

Ja, kā tagad parasti tiek uzskatīts, ozona slānis aiztur ultravioleto starojumu, tad tas absorbē tā enerģiju. Taču enerģija nevar pazust bez pēdām, un tāpēc kaut kam jānotiek ar ozona slāni. Ir vairākas iespējas.

Radiācijas enerģijas pāreja siltumā. Tam vajadzētu būt ozona slāņa sildīšanai. Tomēr tas atrodas pastāvīgi aukstas atmosfēras augstumā. Un pirmais paaugstinātas temperatūras reģions (tā sauktais mezopīks) ir vairāk nekā divas reizes augstāks par ozona slāni.

Ultravioleto enerģiju izmanto ozona iznīcināšanai. Ja tas tā ir, sabrūk ne tikai pamattēze par ozona slāņa aizsargājošajām īpašībām, bet arī apsūdzības pret "mānīgajām" rūpnieciskajām emisijām, kas to it kā iznīcina.

Radiācijas enerģijas uzkrāšanās ozona slānī. Tas nevar turpināties bezgalīgi. Kādā brīdī tiks sasniegta ozona slāņa piesātinājuma robeža ar enerģiju, un tad, visticamāk, ķīmiskā reakcija sprādzienbīstams veids. Taču ozona slāņa sprādzienus dabā neviens nekad nav novērojis.

Neatbilstība enerģijas nezūdamības likumam liecina, ka viedoklis par cietā ultravioletā starojuma absorbciju ozona slānī nav pamatots.

Zināms, ka 20-25 kilometru augstumā virs Zemes ozons veido paaugstinātas koncentrācijas slāni. Rodas jautājums – no kurienes viņš nācis? Ja ozonu uzskatām par dabas dāvanu, tad tas šai lomai neder – pārāk viegli sadalās. Turklāt sadalīšanās procesam ir tāda īpatnība, ka ar zemu ozona saturu atmosfērā sadalīšanās ātrums ir zems, un, palielinoties koncentrācijai, tas strauji palielinās, un pie 20-40% no ozona satura skābeklī sadalīšanās notiek ar sprādzienu. . Un, lai ozons parādītos gaisā, ir nepieciešams ietekmēt kādu enerģijas avotu uz atmosfēras skābekli. Tā var būt elektriskā izlāde (īpašs gaisa "svaigums" pēc pērkona negaisa ir ozona parādīšanās sekas), kā arī īsviļņu ultravioletais starojums. Tieši gaisa apstarošana ar ultravioleto gaismu, kuras viļņa garums ir aptuveni 200 nanometri (nm), ir viens no veidiem, kā laboratorijas un rūpnieciskos apstākļos ražot ozonu.

Saules ultravioletais starojums atrodas viļņu garuma diapazonā no 10 līdz 400 nm. Jo īsāks viļņa garums, jo vairāk enerģijas nes starojums. Radiācijas enerģija tiek tērēta atmosfēras gāzes molekulu ierosināšanai (pārejai uz augstāku enerģijas līmeni), disociācijai (atdalīšanai) un jonizācijai (pārvēršanai jonos). Iztērējot enerģiju, starojums vājinās vai, pretējā gadījumā, tiek absorbēts. Šo parādību kvantitatīvi nosaka ar absorbcijas koeficientu. Samazinoties viļņa garumam, palielinās absorbcijas koeficients – starojums vielu ietekmē spēcīgāk.

Ir ierasts ultravioleto starojumu sadalīt divos diapazonos - tuvajā ultravioletajā (viļņa garums 200-400 nm) un tālajā jeb vakuumā (10-200 nm). Mūs neinteresē vakuuma ultravioletā starojuma liktenis – tas uzsūcas augstajos atmosfēras slāņos. Tas ir viņš, kurš ir atbildīgs par jonosfēras izveidi. Aplūkojot enerģijas absorbcijas procesus atmosfērā, jāpievērš uzmanība loģikas trūkumam - tālais ultravioletais rada jonosfēru, un tuvējais neko nerada, enerģija pazūd bez sekām. Tā tas iznāk saskaņā ar hipotēzi par tā absorbciju ozona slānī.Piedāvātā hipotēze šo neloģiskumu novērš.

Mūs interesē tuvā ultravioletā gaisma, kas iekļūst atmosfēras pamatā esošajos slāņos, tostarp stratosfērā, troposfērā un apstaro Zemi. Savā ceļā starojums turpina mainīt spektrālo sastāvu īso viļņu absorbcijas dēļ. 34 kilometru augstumā netika konstatēts starojums, kura viļņa garums ir īsāks par 280 nm. Par bioloģiski bīstamāko starojumu tiek uzskatīts starojums ar viļņu garumu no 255 līdz 266 nm. No tā izriet, ka destruktīvais ultravioletais starojums tiek absorbēts pirms ozona slāņa sasniegšanas, tas ir, 20-25 kilometru augstumā. Un starojums ar minimālo viļņa garumu 293 nm sasniedz Zemes virsmu, briesmas nav
pārstāvot. Tādējādi ozona slānis nepiedalās bioloģiski bīstamā starojuma absorbcijā.

Apskatīsim visticamāko ozona veidošanās procesu atmosfērā. Kad īsviļņu ultravioletā starojuma enerģija tiek absorbēta, dažas molekulas tiek jonizētas, zaudējot elektronu un iegūstot pozitīvu lādiņu, bet dažas sadalās divos neitrālos atomos. Jonizācijas laikā izveidojies brīvais elektrons savienojas ar vienu no atomiem, veidojot negatīvu skābekļa jonu. Pretēji lādētie joni apvienojas, veidojot neitrālu ozona molekulu. Tajā pašā laikā atomi un molekulas, absorbējot enerģiju, pāriet uz augšējo enerģijas līmeni, uz satrauktu stāvokli. Skābekļa molekulai ierosmes enerģija ir 5,1 eV. Molekulas ir ierosinātā stāvoklī apmēram 10 -8 sekundes, pēc tam, izstarojot starojuma kvantu, tās sadalās (disociējas) atomos.

Jonizācijas procesā skābeklim ir priekšrocība: šim nolūkam tas prasa vismazāko enerģiju no visām gāzēm, kas veido atmosfēru - 12,5 eV (ūdens tvaikiem - 13,2; oglekļa dioksīdam - 14,5; ūdeņradis - 15,4; slāpeklis - 15,8 eV ).

Tādējādi, ultravioletajam starojumam atmosfērā absorbējoties, veidojas savdabīgs maisījums, kurā dominē brīvie elektroni, neitrālie skābekļa atomi, skābekļa molekulu pozitīvie joni, un tiem mijiedarbojoties veidojas ozons.

Ultravioletā starojuma mijiedarbība ar skābekli notiek visā atmosfēras augstumā – ir pierādījumi, ka mezosfērā 50 līdz 80 kilometru augstumā jau ir novērojams ozona veidošanās process, kas turpinās stratosfērā (no 15. 50 km) un troposfērā (līdz 15 km). Tajā pašā laikā atmosfēras augšējie slāņi, jo īpaši mezosfēra, ir pakļauti tik spēcīgai īsviļņu ultravioletā starojuma iedarbībai, ka visu atmosfēru veidojošo gāzu molekulas tiek jonizētas un sabrūk. Ozons, kas tur tikko izveidojies, var nesadalīties, jo īpaši tāpēc, ka tam ir nepieciešama gandrīz tāda pati enerģija kā skābekļa molekulām. Tomēr tas nav pilnībā iznīcināts - daļa ozona, kas ir 1,62 reizes smagāks par gaisu, nolaižas atmosfēras zemākajos slāņos līdz 20-25 kilometru augstumam, kur atmosfēras blīvums (apmēram 100 g/m) 3) ļauj tai it kā atrasties līdzsvara stāvoklī. Tur ozona molekulas veido paaugstinātas koncentrācijas slāni. Pie normāla atmosfēras spiediena ozona slāņa biezums būtu 3-4 milimetri. Ir praktiski neiespējami iedomāties, līdz kādai ultraaugstai temperatūrai būtu jāuzsilda tik plāns slānis, ja tas patiešām absorbētu gandrīz visu ultravioletā starojuma enerģiju.

Augstumā zem 20-25 kilometriem ozona sintēze turpinās, par ko liecina ultravioletā starojuma viļņa garuma izmaiņas no 280 nm 34 kilometru augstumā līdz 293 nm pie Zemes virsmas. Iegūtais ozons, kas nespēj pacelties uz augšu, paliek troposfērā. Tas nosaka nemainīgo ozona saturu virszemes slāņa gaisā ziemā līmenī līdz 2 . 10 -6%. Vasarā ozona koncentrācija ir 3-4 reizes lielāka, acīmredzot zibensizlādes laikā papildus veidojoties ozonam.

Tādējādi visa dzīvība uz Zemes aizsargā atmosfēras skābekli no cietā ultravioletā starojuma, savukārt ozons izrādās tikai šī procesa blakusprodukts.

Atklājot "caurumu" rašanos ozona slānī virs Antarktikas septembrī-oktobrī un virs Arktikas - aptuveni janvārī-martā, radās šaubas par hipotēzes ticamību par ozona aizsargājošajām īpašībām un par tā iznīcināšanu. rūpnieciskās emisijas, jo ne Antarktīdā, ne Ziemeļpolā netiek ražoti.

No izvirzītās hipotēzes viedokļa "caurumu" rašanās sezonalitāte ozona slānī ir izskaidrojama ar to, ka vasarā un rudenī virs Antarktīdas un ziemā un pavasarī virs Ziemeļpola Zemes atmosfēra praktiski nav pakļauta. uz ultravioleto starojumu. Zemes stabi šajos periodos atrodas "ēnā", virs tiem nav ozona veidošanai nepieciešamā enerģijas avota.

LITERATŪRA

Mitra S.K. augšējā atmosfēra.- M., 1955. gads.
Prokofjeva I.A. atmosfēras ozons. - M.; L., 1951. gads.

Atmosfēra(no grieķu atmos — tvaiks un sfarija — bumba) — Zemes gaisa apvalks, kas rotē kopā ar to. Atmosfēras attīstība bija cieši saistīta ar uz mūsu planētas notiekošajiem ģeoloģiskajiem un ģeoķīmiskajiem procesiem, kā arī ar dzīvo organismu darbību.

Atmosfēras apakšējā robeža sakrīt ar Zemes virsmu, jo gaiss iekļūst mazākajās augsnes porās un izšķīst pat ūdenī.

Augšējā robeža 2000–3000 km augstumā pakāpeniski nonāk kosmosā.

Ar skābekli bagāta atmosfēra padara dzīvību iespējamu uz Zemes. Atmosfēras skābekli elpošanas procesā izmanto cilvēki, dzīvnieki un augi.

Ja nebūtu atmosfēras, Zeme būtu klusa kā Mēness. Galu galā skaņa ir gaisa daļiņu vibrācija. Debesu zilā krāsa ir izskaidrojama ar to, ka saules stari, izejot cauri atmosfērai, it kā caur objektīvu, sadalās to sastāvdaļās. Šajā gadījumā zilās un zilās krāsas stari ir izkliedēti visvairāk.

Atmosfēra saglabā lielāko daļu Saules ultravioletā starojuma, kas negatīvi ietekmē dzīvos organismus. Tas arī uztur siltumu uz Zemes virsmas, neļaujot mūsu planētai atdzist.

Atmosfēras struktūra

Atmosfērā var izdalīt vairākus slāņus, kas atšķiras pēc blīvuma un blīvuma (1. att.).

Troposfēra

Troposfēra- zemākais atmosfēras slānis, kura biezums virs poliem ir 8-10 km, mērenā platuma grādos - 10-12 km un virs ekvatora - 16-18 km.

Rīsi. 1. Zemes atmosfēras uzbūve

Gaiss troposfērā tiek uzkarsēts no zemes virsmas, t.i., no zemes un ūdens. Tāpēc gaisa temperatūra šajā slānī līdz ar augstumu pazeminās vidēji par 0,6 °C uz katriem 100 m. Troposfēras augšējā robežā tā sasniedz -55 °C. Tajā pašā laikā ekvatora apgabalā pie troposfēras augšējās robežas gaisa temperatūra ir -70 °С, bet Ziemeļpola reģionā -65 °С.

Apmēram 80% atmosfēras masas koncentrējas troposfērā, atrodas gandrīz visi ūdens tvaiki, notiek pērkona negaiss, vētras, mākoņi un nokrišņi, kā arī vertikāla (konvekcija) un horizontāla (vēja) gaisa kustība.

Var teikt, ka laika apstākļi galvenokārt veidojas troposfērā.

Stratosfēra

Stratosfēra- atmosfēras slānis, kas atrodas virs troposfēras 8 līdz 50 km augstumā. Debesu krāsa šajā slānī šķiet violeta, kas izskaidrojams ar gaisa retumu, kura dēļ saules stari gandrīz neizkliedējas.

Stratosfērā ir 20% no atmosfēras masas. Gaiss šajā slānī ir retināts, ūdens tvaiku praktiski nav, tāpēc mākoņi un nokrišņi gandrīz neveidojas. Taču stratosfērā vērojamas stabilas gaisa plūsmas, kuru ātrums sasniedz 300 km/h.

Šis slānis ir koncentrēts ozons(ozona ekrāns, ozonosfēra), slānis, kas absorbē ultravioletos starus, neļaujot tiem nokļūt uz Zemi un tādējādi aizsargājot dzīvos organismus uz mūsu planētas. Ozona ietekmē gaisa temperatūra pie stratosfēras augšējās robežas ir robežās no -50 līdz 4-55 °C.

Starp mezosfēru un stratosfēru ir pārejas zona - stratopauze.

Mezosfēra

Mezosfēra- atmosfēras slānis, kas atrodas 50-80 km augstumā. Gaisa blīvums šeit ir 200 reizes mazāks nekā uz Zemes virsmas. Debesu krāsa mezosfērā šķiet melna, zvaigznes ir redzamas dienas laikā. Gaisa temperatūra pazeminās līdz -75 (-90)°С.

80 km augstumā sākas termosfēra. Gaisa temperatūra šajā slānī strauji paaugstinās līdz 250 m augstumam, un pēc tam kļūst nemainīga: 150 km augstumā tā sasniedz 220-240 °C; 500-600 km augstumā tas pārsniedz 1500 °C.

Mezosfērā un termosfērā kosmisko staru ietekmē gāzes molekulas sadalās lādētās (jonizētās) atomu daļiņās, tāpēc šo atmosfēras daļu sauc jonosfēra- ļoti retināta gaisa slānis, kas atrodas augstumā no 50 līdz 1000 km un sastāv galvenokārt no jonizētiem skābekļa atomiem, slāpekļa oksīda molekulām un brīvajiem elektroniem. Šim slānim ir raksturīga augsta elektrifikācija, un no tā, tāpat kā no spoguļa, tiek atstaroti gari un vidēji radioviļņi.

Jonosfērā ir polārblāzmas- retināto gāzu spīdums no Saules lidojošu elektriski lādētu daļiņu ietekmē - un tiek novērotas krasas magnētiskā lauka svārstības.

Eksosfēra

Eksosfēra- atmosfēras ārējais slānis, kas atrodas virs 1000 km. Šo slāni sauc arī par izkliedes sfēru, jo gāzes daļiņas šeit pārvietojas lielā ātrumā un var tikt izkliedētas kosmosā.

Atmosfēras sastāvs

Atmosfēra ir gāzu maisījums, kas sastāv no slāpekļa (78,08%), skābekļa (20,95%), oglekļa dioksīda (0,03%), argona (0,93%), neliela daudzuma hēlija, neona, ksenona, kriptona (0,01%), ozons un citas gāzes, bet to saturs ir niecīgs (1. tabula). Mūsdienu Zemes gaisa sastāvs tika izveidots pirms vairāk nekā simts miljoniem gadu, taču krasi pieaugošā cilvēka ražošanas aktivitāte tomēr izraisīja tā izmaiņas. Pašlaik ir vērojams CO 2 satura pieaugums par aptuveni 10-12%.

Gāzes, kas veido atmosfēru, pilda dažādas funkcionālas lomas. Taču šo gāzu galveno nozīmi galvenokārt nosaka tas, ka tās ļoti spēcīgi absorbē starojuma enerģiju un tādējādi būtiski ietekmē Zemes virsmas un atmosfēras temperatūras režīmu.

1. tabula. Ķīmiskais sastāvs sauss atmosfēras gaiss zemes virsmas tuvumā

slāpeklis, visizplatītākā gāze atmosfērā, ķīmiski maz aktīva.

Skābeklis, atšķirībā no slāpekļa, ir ķīmiski ļoti aktīvs elements. Skābekļa īpašā funkcija ir oksidēšana organisko vielu heterotrofiski organismi, ieži un nepietiekami oksidētas gāzes, ko atmosfērā izdala vulkāni. Bez skābekļa nenotiktu mirušo organisko vielu sadalīšanās.

Oglekļa dioksīda loma atmosfērā ir ārkārtīgi liela. Tas nokļūst atmosfērā degšanas, dzīvo organismu elpošanas, sabrukšanas procesu rezultātā un, pirmkārt, ir galvenais celtniecības materiāls fotosintēzes laikā radīt organiskās vielas. Turklāt liela nozīme ir oglekļa dioksīda īpašībai pārraidīt īsviļņu saules starojumu un absorbēt daļu termiskā garo viļņu starojuma, kas radīs tā saukto siltumnīcas efektu, kas tiks apspriests tālāk.

Ietekmi uz atmosfēras procesiem, īpaši stratosfēras termisko režīmu, iedarbojas arī ozons.Šī gāze kalpo kā dabisks saules ultravioletā starojuma absorbētājs, un saules starojuma absorbcija noved pie gaisa sildīšanas. Kopējā ozona satura atmosfērā mēneša vidējās vērtības mainās atkarībā no apgabala platuma un gadalaika 0,23-0,52 cm robežās (tas ir ozona slāņa biezums pie zemes spiediena un temperatūras). Ir vērojams ozona satura pieaugums no ekvatora līdz poliem un gada svārstības ar minimumu rudenī un maksimumu pavasarī.

Par atmosfēras raksturīgo īpašību var saukt faktu, ka galveno gāzu (slāpeklis, skābeklis, argons) saturs nedaudz mainās līdz ar augstumu: 65 km augstumā atmosfērā slāpekļa saturs ir 86%, skābekļa - 19 , argons - 0,91, 95 km augstumā - slāpeklis 77, skābeklis - 21,3, argons - 0,82%. Atmosfēras gaisa sastāva noturība vertikāli un horizontāli tiek uzturēta ar tā sajaukšanos.

Papildus gāzēm gaiss satur ūdens tvaiki un cietās daļiņas. Pēdējiem var būt gan dabiska, gan mākslīga (antropogēna) izcelsme. Tie ir ziedu putekšņi, sīki sāls kristāli, ceļu putekļi, aerosola piemaisījumi. Kad saules stari iekļūst logā, tos var redzēt ar neapbruņotu aci.

Īpaši daudz cieto daļiņu ir pilsētu un lielo industriālo centru gaisā, kur aerosoliem tiek pievienotas kaitīgo gāzu emisijas un to piemaisījumi, kas veidojas degvielas sadegšanas laikā.

Aerosolu koncentrācija atmosfērā nosaka gaisa caurspīdīgumu, kas ietekmē Saules starojumu, kas sasniedz Zemes virsmu. Lielākie aerosoli ir kondensācijas kodoli (no lat. kondensācija- sablīvēšana, sabiezēšana) - veicina ūdens tvaiku pārvēršanos ūdens pilienos.

Ūdens tvaiku vērtību galvenokārt nosaka tas, ka tas aizkavē zemes virsmas garo viļņu termisko starojumu; ir liela un maza mitruma ciklu galvenā saite; paaugstina gaisa temperatūru, kad ūdens gultnes kondensējas.

Ūdens tvaiku daudzums atmosfērā mainās laikā un telpā. Tādējādi ūdens tvaiku koncentrācija pie zemes virsmas svārstās no 3% tropos līdz 2-10 (15)% Antarktīdā.

Vidējais ūdens tvaiku saturs atmosfēras vertikālajā kolonnā mērenajos platuma grādos ir aptuveni 1,6-1,7 cm (tāds biezums būs kondensētā ūdens tvaiku slānim). Informācija par ūdens tvaikiem dažādos atmosfēras slāņos ir pretrunīga. Tika pieņemts, piemēram, ka augstuma diapazonā no 20 līdz 30 km īpatnējais mitrums stipri palielinās līdz ar augstumu. Tomēr turpmākie mērījumi liecina par lielāku stratosfēras sausumu. Acīmredzot īpatnējais mitrums stratosfērā ir maz atkarīgs no auguma un ir 2–4 mg/kg.

Ūdens tvaiku satura mainīgumu troposfērā nosaka iztvaikošanas, kondensācijas un horizontālās transporta mijiedarbība. Ūdens tvaiku kondensācijas rezultātā veidojas mākoņi un nokrišņi lietus, krusas un sniega veidā.

Ūdens fāzu pāreju procesi notiek galvenokārt troposfērā, tāpēc mākoņi stratosfērā (20-30 km augstumā) un mezosfērā (netālu no mezopauzes), ko sauc par perlamutru un sudrabu, tiek novēroti salīdzinoši reti. , savukārt troposfēras mākoņi bieži klāj aptuveni 50% no visas zemes virsmas.

Ūdens tvaiku daudzums, ko var saturēt gaisā, ir atkarīgs no gaisa temperatūras.

1 m 3 gaisa temperatūrā -20 ° C var saturēt ne vairāk kā 1 g ūdens; 0 ° C temperatūrā - ne vairāk kā 5 g; pie +10 °С - ne vairāk kā 9 g; pie +30 °С - ne vairāk kā 30 g ūdens.

Secinājums: Jo augstāka gaisa temperatūra, jo vairāk tajā var būt ūdens tvaiku.

Gaiss var būt bagāts un nav piesātināts tvaiks. Tātad, ja +30 ° C temperatūrā 1 m 3 gaisa satur 15 g ūdens tvaiku, gaiss nav piesātināts ar ūdens tvaikiem; ja 30 g - piesātināts.

Absolūtais mitrums- tas ir ūdens tvaiku daudzums, kas atrodas 1 m 3 gaisa. To izsaka gramos. Piemēram, ja viņi saka "absolūtais mitrums ir 15", tas nozīmē, ka 1 ml satur 15 g ūdens tvaiku.

Relatīvais mitrums- šī ir faktiskā ūdens tvaiku satura attiecība (procentos) 1 m 3 gaisa pret ūdens tvaiku daudzumu, ko var saturēt 1 m L noteiktā temperatūrā. Piemēram, ja pa radio tiek pārraidīts laika ziņas, ka relatīvais mitrums ir 70%, tas nozīmē, ka gaiss satur 70% ūdens tvaiku, ko tas spēj noturēt noteiktā temperatūrā.

Jo lielāks ir gaisa relatīvais mitrums, t. jo tuvāk gaiss ir piesātinājumam, jo ​​lielāka iespēja, ka tas nokritīs.

Vienmēr augsts (līdz 90%) relatīvais gaisa mitrums tiek novērots ekvatoriālajā zonā, kopš karstums gaiss un notiek liela iztvaikošana no okeānu virsmas. Tikpat augsts relatīvais mitrums ir arī polārajos reģionos, bet tikai tāpēc, ka zemā temperatūrā tas nav vienmērīgs liels skaitsūdens tvaiki padara gaisu piesātinātu vai tuvu piesātinājumam. Mērenajos platuma grādos relatīvais mitrums mainās sezonāli – ziemā tas ir augstāks un vasarā zemāks.

Īpaši zems gaisa relatīvais mitrums ir tuksnešos: tur 1 m 1 gaisa satur divas līdz trīs reizes mazāk ūdens tvaiku, nekā tas ir iespējams noteiktā temperatūrā.

Lai mērītu relatīvo mitrumu, tiek izmantots higrometrs (no grieķu higros - mitrs un metreco - es mēru).

Atdzesēts, piesātināts gaiss nespēj sevī noturēt tādu pašu ūdens tvaiku daudzumu, tas sabiezē (kondensējas), pārvēršoties miglas pilienos. Skaidrā vēsā naktī vasarā var novērot miglu.

Mākoņi- šī ir tā pati migla, tikai tā veidojas nevis pie zemes virsmas, bet noteiktā augstumā. Gaisam paceļoties, tas atdziest un tajā esošie ūdens tvaiki kondensējas. Iegūtie sīkie ūdens pilieni veido mākoņus.

piedalās mākoņu veidošanā īpaša lieta suspendēts troposfērā.

Mākoņiem var būt dažāda forma, kas ir atkarīga no to veidošanās apstākļiem (14. tabula).

Zemākie un smagākie mākoņi ir slāņu mākoņi. Tie atrodas 2 km augstumā no zemes virsmas. 2 līdz 8 km augstumā novērojami gleznaināki gubu mākoņi. Augstākie un gaišākie ir spalvu mākoņi. Tie atrodas 8 līdz 18 km augstumā virs zemes virsmas.

Atmosfēras aizsardzība

Galvenie avoti ir rūpniecības uzņēmumi un automašīnas. AT lielajām pilsētām gāzes piesārņojuma problēma galvenajos transporta maršrutos ir ļoti aktuāla. Tāpēc daudzās lielākās pilsētas visā pasaulē, tostarp mūsu valstī, ieviesa automašīnu izplūdes gāzu toksicitātes vides kontroli. Pēc ekspertu domām, dūmi un putekļi gaisā var uz pusi samazināt plūsmu saules enerģija uz zemes virsmu, kas novedīs pie dabas apstākļu maiņas.

Stratosfēra - atmosfēras slānis, kas atrodas 11 līdz 50 km augstumā. Stratosfēras galvenā iezīme ir paaugstināts ozona (O3) saturs tajā. Līdz 10 km un vairāk nekā 60 km augstumam ozona gandrīz nav, un tā lielākā koncentrācija ir atrodama 20-30 km augstumā, ko sauc par ozona slāni. Ozona slānis dažādos platuma grādos atrodas dažādos augstumos, proti: tropiskajos platuma grādos 25 - 30 km augstumā, mērenā - 20 - 25 km, polārajos - 15 - 20 km. Ozona slānis veidojas un tiek uzturēts, kombinējot ultravioletā saules starojuma mijiedarbību ar skābekļa molekulām (O2), kas sadalās atomos un pēc tam rekombinējas ar citām O2 molekulām, veidojot ozonu (O3).

Ozona slānis ar ozona koncentrāciju (apmēram 8 ml/m³) absorbē kaitīgos Saules ultravioletos starus un kalpo kā uzticams vairogs pret šo starojumu, kas ir kaitīgs visai dzīvībai uz Zemes. Tāpēc, pateicoties ozona slānim, uz Zemes radās dzīvība. Ja viss ozona slānis atmosfērā tiktu saspiests zem spiediena un koncentrēts uz Zemes virsmas, izveidotos tikai 3 mm bieza plēve. Tomēr tik niecīga biezuma ozona plēve droši aizsargā Zemi, absorbējot bīstamos ultravioletos starus. Kad ozona slānis absorbē saules enerģiju, atmosfēras temperatūra paaugstinās, kas nozīmē, ka ozona slānis ir sava veida siltumenerģijas rezervuārs atmosfērā. Turklāt ozons bloķē aptuveni 20% no Zemes radiācijas, sasildot atmosfēru.

kosmiskais starojums

Ozons regulē kosmiskā starojuma cietību, un, ja tiek iznīcināts kaut neliels ozona daudzums, tad radiācijas cietība strauji palielinās, un tas noved pie izmaiņām Zemes dzīvajā pasaulē.

Ozons ir aktīva gāze, kas negatīvi ietekmē cilvēka ķermeni. Atmosfēras lejas daļā pie Zemes virsmas ozona koncentrācija ir niecīga, tāpēc cilvēkiem tas nekaitē. Taču lielajās pilsētās, kur ir intensīva autotransporta satiksme, automašīnu izplūdes gāzu fotoķīmisko pārvērtību rezultātā veidojas liels ozona daudzums. Ir pierādīts, ka zema ozona koncentrācija vai tā trūkums negatīvi ietekmē cilvēci un izraisa vēzi.

zinātniskā teorija

Saskaņā ar zinātnisko teoriju nesen atmosfērā notikusi ozona slāņa iznīcināšana, kā rezultātā rodas ozona caurumi, t.i. ozona koncentrācija mūsu planētas ozona slānī samazinās. Ozona slāņa retināšana ir saistīta ar ozona molekulu iznīcināšanu reakcijās ar dažādiem antropogēniem un dabiska izcelsme, proti, kombinējot ar hloru un bromu saturošiem freoniem, kā arī ar vienkāršām vielām (ūdeņraža, hlora, skābekļa, broma atomi).

1985. gadā zinātnieki atklāja ozona caurumu Dienvidpolā, t.i. Antarktikas pavasara laikā atmosfēras ozona līmenis bija krietni zem normas. Šādas izmaiņas atkārtojās katru gadu vienā un tajā pašā laikā, bet līdz ar sasilšanu bedre tika pievilkta. Līdzīgi caurumi parādījās Ziemeļpolā Arktikas pavasara laikā.

Saistīts saturs:

Ozona ekrāns ir atmosfēras slānis ar visaugstāko ozona molekulu Oz koncentrāciju aptuveni 20 - 25 km augstumā, kas absorbē organismiem nāvējošo cieto ultravioleto starojumu. t.i., iznīcināšana Antropogēnā atmosfēras piesārņojuma rezultātā tas apdraud visu dzīvo būtņu un galvenokārt cilvēkus.
Ozona ekrāns (ozonosfēra) ir atmosfēras slānis stratosfērā, kas atrodas dažādos augstumos no Zemes virsmas un kuram ir vislielākais ozona blīvums (molekulu koncentrācija) 22-26 km augstumā.
Ozona slānis ir atmosfēras daļa, kurā ozons ir atrodams zemā koncentrācijā.
Nitrātu saturs augkopības produktos. Ozona ekrāna iznīcināšana ir saistīta ar slāpekļa oksīdu, kas kalpo kā avots citu oksīdu veidošanās procesam, kas katalizē ozona molekulu sadalīšanās fotoķīmisko reakciju.
Ozona ekrāna parādīšanās, kas norobežoja Zemes virsmu no ķīmiski aktīva starojuma, kas iekļūst kosmosā, dramatiski mainīja dzīvās vielas evolūcijas gaitu. Protobiosfēras (primārās biosfēras) apstākļos mutaģenēzei bija ļoti intensīvs raksturs: visas jaunās dzīvās vielas formas strauji radās un dažādos veidos mainījās, strauji uzkrājās gēnu kopas.
Ozonosfēra (ozona ekrāns), kas atrodas virs biosfēras, slānī no 20 līdz 35 km, absorbējot ultravioleto starojumu, kas ir liktenīgs biosfēras dzīvajām radībām, veidojas skābekļa dēļ, kas pēc izcelsmes ir biogēns, t.i. arī radījusi Zemes dzīvā matērija. Taču, pat ja dzīvā viela iekļūst šajos slāņos sporu vai aeroplanktona veidā, tā tajos nevairojas un tās koncentrācija ir niecīga. Ņemiet vērā, ka, iekļūstot šajā Zemes apvalkā un vēl augstāk, kosmosā, cilvēks kosmosa kuģī paņem līdzi it kā biosfēras gabalu, t.i. visa dzīvības atbalsta sistēma.
Pastāstiet mums, kā veidojas ozona ekrāns un kas noved pie tā iznīcināšanas.
Biosfēra aizņem telpu no ozona ekrāna, kur 20 km augstumā atrodas baktēriju un sēnīšu sporas, līdz vairāk nekā 3 km dziļumam zem zemes virsmas un apmēram 2 km zem okeāna dibena. Tur, naftas atradņu ūdeņos, ir sastopamas anaerobās baktērijas. Lielākā biomasas koncentrācija ir koncentrēta uz ģeosfēru robežām, t.i. okeāna piekrastes un virszemes ūdeņos un uz sauszemes. Tas ir saistīts ar faktu, ka biosfēras enerģijas avots ir saules gaisma, un autotrofie, un pēc tiem heterotrofie organismi, galvenokārt apdzīvo vietas, kur saules starojums ir visintensīvākais.
Visbīstamākās ozona slāņa noārdīšanās sekas cilvēkiem un daudziem dzīvniekiem ir ādas vēža un acu kataraktas skaita palielināšanās. Savukārt tas, pēc oficiālajiem ANO datiem, noved pie 100 tūkstošu jaunu kataraktas un 10 tūkstošu ādas vēža gadījumu parādīšanās pasaulē, kā arī imunitātes samazināšanās gan cilvēkiem, gan dzīvniekiem.
Vides aizliegumu siena, kas sasniegusi globālu līmeni (ozona sieta iznīcināšana, nokrišņu paskābināšanās, klimata pārmaiņas u.c.), izrādījās ne vienīgais sociālās attīstības faktors. Vienlaikus un paralēli mainījās arī ekonomiskā struktūra.
Ozona cauruma dinamika Antarktīdā (saskaņā ar N. F. Reimers, 1990 (telpa bez ēnojuma. Ozona ekrāna noārdīšanās sekas, kas ir ārkārtīgi bīstamas cilvēkiem un daudziem dzīvniekiem, ir ādas vēža un kataraktas gadījumu skaita palielināšanās). no acīm.Savukārt tas, pēc oficiālās Pēc ANO domām, noved pie 100 tūkstošu jaunu kataraktas un 10 tūkstošu ādas vēža gadījumu parādīšanās pasaulē, kā arī imunitātes samazināšanās gan cilvēkiem, gan cilvēkiem. dzīvnieki.
Apmēram tas pats notika ar freonu ražošanas pieaugumu, to ietekmi uz planētas ozona ekrānu.
Mēs jau teicām, ka dzīvība tiek saglabāta, jo ap planētu ir izveidojies ozona vairogs, kas aizsargā biosfēru no nāvējošajiem ultravioletajiem stariem. Taču pēdējās desmitgadēs ir novērots ozona satura samazināšanās aizsargslānī.

Fotosintēzes rezultātā atmosfērā sāka parādīties arvien vairāk skābekļa, un ap planētu izveidojās ozona ekrāns, kas kļuva par drošu aizsardzību organismiem no kaitīgā saules ultravioletā starojuma un īsviļņu kosmiskā starojuma. Viņa aizsardzībā sāka uzplaukt dzīvība: okeāna virszemes slāņos sāka attīstīties ūdenī suspendēti augi (fitoplanktons), izdalot skābekli. No okeāna-n-a organiskā dzīvība pārcēlās uz zemi; pirmās dzīvās būtnes sāka apdzīvot zemi apmēram pirms 400 miljoniem gadu. Organismi, kas attīstās uz zemes un ir spējīgi fotosintēzē (augi), ir vēl vairāk palielinājuši skābekļa plūsmu atmosfērā. Tiek uzskatīts, ka bija nepieciešams vismaz pusmiljards gadu, lai skābekļa saturs atmosfērā sasniegtu pašreizējo līmeni, kas nav mainījies aptuveni 50 miljonus gadu.
Bet šādu lidojumu augstās izmaksas ir tik ļoti palēninājušas virsskaņas transporta attīstību, ka tagad tie nerada būtiskus draudus ozona vairogam.
Globālais monitorings tiek veikts, lai iegūtu informāciju par biosfēru kopumā vai par atsevišķiem biosfēras procesiem, jo ​​īpaši par klimata pārmaiņām, ozona ekrāna stāvokli utt. Globālā monitoringa konkrētie mērķi, kā arī tā objekti tiek noteikti starptautiskās sadarbības gaitā dažādu starptautisko līgumu un deklarāciju ietvaros.
Globālais monitorings - vispārējo procesu un parādību, tostarp antropogēnās ietekmes uz biosfēru, monitorings un brīdināšana par iespējamām ekstremālām situācijām, piemēram, planētas ozona ekrāna pavājināšanās un citām parādībām Zemes ekosfērā.
Šīs spektra daļas īsākā viļņa garuma (200 - 280 nm) zona (ultravioletā C) tiek aktīvi absorbēta ādā; Bīstamības ziņā UV-C ir tuvu JT stariem, taču to gandrīz pilnībā absorbē ozona slānis.
Acīmredzot augu parādīšanās uz zemes bija saistīta ar skābekļa satura sasniegšanu atmosfērā aptuveni 10% no mūsdienu. Tagad ozona vairogs spēja vismaz daļēji aizsargāt organismus no ultravioletā starojuma.
Zemes ozona ekrāna iznīcināšanu pavada vairāki bīstami atklāti un slēpti negatīvās ietekmes uz cilvēku un savvaļas dzīvniekiem.
Pie troposfēras augšējās robežas kosmiskā starojuma ietekmē no skābekļa veidojas ozons. Līdz ar to ozona ekrāns, kas pasargā dzīvību no nāvējošā starojuma, ir arī pašas dzīvās vielas darbības rezultāts.
Dabiskie apstākļi nav tieši saistīti ar materiālu ražošanu un neražošanu. Zeme, planētas ozona ekrāns, kas aizsargā visu dzīvību no kosmosa. Daudzi dabas apstākļi līdz ar ražošanas attīstību spēki nonāk resursu kategorijā, tāpēc robeža starp šiem jēdzieniem ir nosacīta.
Biosfēras apakšējā robeža stiepjas 3 km dziļumā uz sauszemes un 2 km zem okeāna dibena. Augšējā robeža ir ozona ekrāns, virs kura saules UV starojums izslēdz organisko dzīvību. Organiskās dzīves pamats ir ogleklis.
Šajā dziļumā mikroorganismi tika atrasti ūdeņos, kas satur eļļu. Augšējā robeža ir aizsargājošais ozona ekrāns, kas aizsargā dzīvos organismus uz Zemes no ultravioleto staru kaitīgās ietekmes. Arī cilvēki pieder pie biosfēras.
Kādi ir ozonosfēras kā slāņa aiztures mehānismi stratosfērā ar vislielāko ozona blīvumu 22 - 25 km augstumā virs Zemes virsmas, joprojām nav pilnībā skaidrs. Ja cilvēka ietekmi uz ozona ekrānu ierobežo ķimikālijas, tad ozonosfēras aizsardzība pret iznīcināšanu ir diezgan reāla, aizliedzot hlorfluorogļūdeņražus un citas tai bīstamas ķīmiskas vielas. Ja ozonosfēras retināšana ir saistīta ar Zemes magnētiskā lauka izmaiņām, kā to ierosina daži pētnieki, tad ir nepieciešams noskaidrot šo izmaiņu cēloņus.
Faktiski, kā mēs redzam, ģeogrāfiskais apvalks ietver zemes garozu, atmosfēru, hidrosfēru un biosfēru. Ģeogrāfiskā apvalka robežas no augšas nosaka ozona ekrāns, bet no apakšas - zemes garoza: zem kontinentiem 30 - 40 km dziļumā (ieskaitot zem kalniem - līdz 70 - 80 km), un zem okeāniem - 5 - 8 km.
Vairumā gadījumu ozona slānis tiek norādīts kā biosfēras augšējā teorētiskā robeža, nenorādot tās robežas, kas ir diezgan pieņemami, ja neapspriežat atšķirību starp neo- un paleobiosfēru. Citādi gan jāņem vērā, ka ozona siets izveidojās tikai pirms aptuveni 600 miljoniem gadu, pēc tam organismi varēja doties uz sauszemes.

Regulēšanas procesi biosfērā arī balstās uz dzīvās vielas augsto aktivitāti. Tādējādi skābekļa ražošana uztur ozona ekrānu un līdz ar to arī starojuma enerģijas plūsmas relatīvo noturību, kas sasniedz planētas virsmu. Okeāna ūdeņu minerālā sastāva noturību uztur atsevišķus elementus aktīvi ekstrahējošo organismu darbība, kas līdzsvaro to pieplūdumu ar upju noteci, kas nonāk okeānā. Līdzīga regulēšana tiek veikta daudzos citos procesos.
Kodolsprādzieni postoši ietekmē stratosfēras ozona vairogu, kas, kā zināms, aizsargā dzīvos organismus no īsviļņu ultravioletā starojuma kaitīgās ietekmes.
Lai saglabātu Zemes ozona slāni, tiek veikti pasākumi freona emisiju samazināšanai un to aizstāšanai ar videi draudzīgām vielām. Šobrīd ozona ekrāna taupīšanas un iznīcināšanas problēmas risinājums ozona caurumi nepieciešami zemes civilizācijas saglabāšanai. ANO konferencē par vidi un Riodežaneiro notikušajā attīstības programmā secināts, ka mūsu atmosfēru arvien vairāk ietekmē siltumnīcefekta gāzes, kas apdraud klimata pārmaiņas, un ķīmiskās vielas kas samazina ozona slāni.
AT augšējie slāņi Stratosfēra atrodas nelielā ozona koncentrācijā. Tāpēc šo atmosfēras daļu bieži sauc par ozona slāni. Ozonam ir svarīga loma veidošanā temperatūras režīms apakšējos atmosfēras slāņus un līdz ar to arī gaisa straumes. Dažādās zemes virsmas daļās un dažādos gada laikos ozona saturs nav vienāds.
Biosfēra ir Zemes planētu apvalks, kurā pastāv dzīvība. Atmosfērā dzīvības augšējās robežas nosaka ozona ekrāns - plāns ozona slānis 16 - 20 km augstumā. Okeāns ir dzīvības pilns. Biosfēra ir globāla ekosistēma, ko atbalsta vielas bioloģiskais cikls un saules enerģijas plūsmas. Visas ekosistēmas uz Zemes ir sastāvdaļas.
Ozons O3 ir gāze, kuras molekula sastāv no trim skābekļa atomiem. Aktīvs oksidētājs, kas spēj iznīcināt patogēnus; Ozona vairogs augšējos atmosfēras slāņos aizsargā mūsu planētu no saules ultravioletā starojuma.
Mūsdienās notiekošais pakāpeniskais CO2 pieaugums atmosfērā, kas saistīts ar rūpnieciskajām emisijām, var izraisīt siltumnīcas efektu un klimata sasilšanu. Tajā pašā laikā šobrīd novērotā daļēja ozona ekrāna iznīcināšana zināmā mērā var kompensēt šo efektu, palielinot siltuma zudumus no Zemes virsmas. Tajā pašā laikā palielināsies īsviļņu ultravioletā starojuma plūsma, kas ir bīstama daudziem dzīviem organismiem. Kā redzam, antropogēna iejaukšanās atmosfēras struktūrā ir saistīta ar neparedzamām un nevēlamām sekām.
Ogļūdeņraži naftas un gāzes sastāvā ir praktiski nekaitīgi, bet, izdaloties, izmantojot fosilo kurināmo, uzkrājas atmosfērā, ūdenī, augsnē un izrādās bīstamu slimību izraisītāji. Freonu ražošana un masveida izdalīšana atmosfērā var iznīcināt aizsargājošo ozona ekrānu.
Apskatīsim raksturīgākās cilvēka radītā atmosfēras piesārņojuma sekas. Tipiskas sekas ir skābes nokrišņi, siltumnīcas efekts, ozona vairoga pārrāvums, putekļu un aerosola piesārņojums no lieliem rūpniecības centriem.
Atmosfēras augšējās daļās pastāvīgi veidojas ozons. Tiek uzskatīts, ka aptuveni 25 - 30 km augstumā ozons veido spēcīgu ozona ekrānu, kas aiztur lielāko daļu ultravioleto staru, pasargājot organismus no to postošās ietekmes. Kopā ar oglekļa dioksīds gaiss un ūdens tvaiki, tas aizsargā Zemi no hipotermijas, aizkavē mūsu planētas garo viļņu infrasarkano (termisko) starojumu.
Pietiek pateikt, ka mūsu atmosfēras skābeklis, bez kura dzīve nav iespējama, ozona ekrāns, kura trūkums iznīcinātu dzīvību uz zemes, augsnes segums, uz kura attīstās visa planētas veģetācija, ogļu un naftas atradnes - tas viss ir dzīvo organismu ilgstošas ​​darbības rezultāts.
Lauksaimniecības praksē bezjēdzīgi tiek zaudēti līdz 30-50% no visiem izmantotajiem minerālmēsliem. Slāpekļa oksīdu izplūde atmosfērā rada ne tikai ekonomiskus zaudējumus, bet arī draud izjaukt planētas ozona ekrānu.
Konvertējamiem uzņēmumiem jābūt vērstiem uz modernu tehnoloģisko sistēmu projektēšanu, ražošanu un ieviešanu civilo produktu ražošanai pasaules standartu un masu pieprasījuma līmenī. Tikai specializētas zinātniskās institūcijas un militāri rūpnieciskā kompleksa rūpnīcas spēj atrisināt, piemēram, vissvarīgāko uzdevumu – freonus, kas iznīcina Zemes ozona sietu, aizstāt ar citiem videi drošākiem aukstumnesējiem.
Dzīvības augšējo robežu atmosfērā nosaka UV starojuma līmenis. 25 - 30 km augstumā lielāko daļu Saules ultravioletā starojuma absorbē šeit esošais salīdzinoši plāns ozona slānis - ozona ekrāns. Ja dzīvie organismi paceļas virs aizsargājošā ozona slāņa, tie iet bojā. Atmosfēra virs Zemes virsmas ir piesātināta ar dažādiem dzīviem organismiem, kas gaisā pārvietojas aktīvā vai pasīvā veidā. Baktēriju un sēnīšu sporas ir sastopamas līdz 20 - 22 km augstumam, bet galvenā aeroplanktona daļa koncentrējas slānī līdz 1 - 15 km.
Tiek pieņemts, ka globālais atmosfēras piesārņojums ar noteiktām vielām (freoniem, slāpekļa oksīdiem utt.) var traucēt ozona ekrāna darbību.

OZONOSFĒRAS OZONA EKRĀNS - atmosfēras slānis, kas cieši sakrīt ar stratosfēru, atrodas starp 7 - 8 (poliem), 17 - 18 (pie ekvatora) un 50 km (ar augstāko ozona blīvumu 20 - 22 augstumā) km) virs planētas virsmas, un to raksturo paaugstināta ozona molekulu koncentrācija, kas atspoguļo cieto kosmisko starojumu, kas ir nāvējošs dzīvām būtnēm. Tiek pieņemts, ka globālais atmosfēras piesārņojums ar noteiktām vielām (freoniem, slāpekļa oksīdiem utt.) var traucēt ozona ekrāna darbību.
Ozona slānis efektīvi absorbē elektromagnētisko starojumu ar viļņu garumu 220-300 nm, darbojoties kā ekrāns. Tādējādi UV ar viļņa garumu līdz 220 nm pilnībā absorbē atmosfēras skābekļa molekulas, un 220–300 nm reģionā to efektīvi aiztur ozona ekrāns. Svarīga saules spektra daļa ir reģions, kas abās pusēs atrodas blakus 300 nm.
Fotodisociācijas process ir arī ozona veidošanās pamatā no molekulārā skābekļa. Ozona slānis atrodas 10 - 100 km augstumā; Maksimālā ozona koncentrācija tiek reģistrēta aptuveni 20 km augstumā. Ozona ekrānam ir liela nozīme dzīvības saglabāšanā uz Zemes: ozona slānis absorbē lielāko daļu ultravioletā starojuma, kas nāk no Saules, un tā īsviļņu daļā – dzīvajiem organismiem postošāko. Zemes virsmu sasniedz tikai mīksta ultravioleto staru plūsmas daļa ar viļņa garumu aptuveni 300 - 400 nm, salīdzinoši nekaitīga un vairākos parametros, kas nepieciešami dzīvo organismu normālai attīstībai un funkcionēšanai. Pamatojoties uz to, daži zinātnieki novelk biosfēras robežu tieši ozona slāņa augstumā.
Evolūcijas faktors ir mūsdienu vides faktors, ko rada dzīvības evolūcija. Tā, piemēram, ozona ekrāns – šobrīd darbojas vides faktors, kas ietekmē organismus, populācijas, biocenozes, ekoloģiskās sistēmas, tostarp biosfēru, pastāvēja pagātnes ģeoloģiskajos laikmetos. Ozona ekrāna rašanās ir saistīta ar fotosintēzes parādīšanos un skābekļa uzkrāšanos atmosfērā.
Vēl viens ierobežojošs faktors dzīvības iekļūšanai augšup ir cietais kosmiskais starojums. 22 - 24 km augstumā no Zemes virsmas tiek novērota maksimālā ozona koncentrācija - ozona ekrāns. Ozona ekrāns atspoguļo kosmisko starojumu (gamma un rentgena starus) un daļēji ultravioletos starus, kas ir kaitīgi dzīviem organismiem.
Bioloģiskā ietekme, ko izraisa dažāda viļņa garuma starojums. Vissvarīgākais dabiskā starojuma avots ir saules starojums. Lielāko daļu Saules enerģijas, kas krīt uz Zemes (apmēram 75%), veido redzamie stari, gandrīz 20% - spektra IR apgabals un tikai aptuveni 5% - UV ar viļņa garumu 300 - 380 nm. . Uz zemes virsmas krītošā saules starojuma viļņu garuma apakšējo robežu nosaka tā sauktā ozona ekrāna blīvums.

4. lapa no 5

Ozona slāņa vērtība - ozonosfēra. Saules ultravioleto staru ietekme uz cilvēkiem un citiem dzīviem organismiem.

Ozona slāņa vērtība biosfērai – cilvēkam un citiem dzīviem organismiem.

Neskatoties uz niecīgo ozona saturu atmosfērā, tā vērtība ir patiešām milzīga. Dzīve uz Zemes, kādu to redzam šodien, būtu pavisam citāda, ja to neaizsargātu plāns trīs milimetru ozona slānis. Un, ja ozona “siets” šodien pazustu, dzīvība, iespējams, izdzīvotu tikai dziļi zem ūdens okeānos vai pazemē.

Fakts ir tāds, ka ozona slānis (ozonosfēra) absorbē īpaši destruktīvus īsviļņu ultravioletos starus, tādējādi novēršot dzīvu sistēmu bojājumus.

Ozona koncentrācijas samazināšanās atmosfērā kopumā par vismaz 10% jau ietekmē dzīvos organismus - samazinās augu raža, dzīvniekiem un cilvēkiem tiek novērotas dažāda veida patoloģijas, piemēram, traucēta plaušu darbība, pastiprināta. hroniskas slimības plaušas, nervu un imūnsistēmas, ādas un tīklenes vēzis. Būtiskas nobīdes paaugstināta ultravioletā starojuma ietekmē novērojamas arī veselu ekosistēmu, īpaši sauszemes veģetācijas un fitoplanktona, stāvoklī, kā arī bioģeoķīmisko ciklu īstenošanā.

Ozons ir aktīva gāze un var negatīvi ietekmēt cilvēkus. Parasti tā koncentrācija zemākajos atmosfēras slāņos ir niecīga un tai nav kaitīgas ietekmes uz cilvēku. Lielajās pilsētās ar intensīvu satiksmi transportlīdzekļu izplūdes gāzu fotoķīmisko pārvērtību rezultātā veidojas liels ozona daudzums.

Zemes ozona slāņa vērtība. Ozona un nukleīnskābju absorbcijas spektri.

Lai vizuāli attēlotu ozona slāņa nozīmi visai dzīvībai uz planētas, ņemsim vērā ozona un svarīgāko dzīvo organismu sastāvdaļu - nukleīnskābju un olbaltumvielu - absorbcijas spektrus.

Katrai vielai ir savas absorbcijas joslas. Gan ozons, gan nukleīnskābes (DNS, RNS), gan olbaltumvielas visintensīvāk absorbējas spektrālajā reģionā ar viļņa garumu 200-300 nm. Un kaitīgi dzīviem organismiem, UV stari tikai aizņem šo saules starojuma spektra daļu.

1. attēls. Ultravioleto staru radītā mikroorganismu ģenētiskā aparāta bojājumu spektrālā līkne.

Lai nebūtu nepamatoti un neticīgākos pārliecinātu par ozona slāņa milzīgo nozīmi, nedaudz iedziļināsimies teorijā un pierādīsim, ka ozona slānis absorbē ultravioletos starus, kas ir nāvējoši visam dzīvajam. Lai to izdarītu, ņemiet vērā ozona (ozona slāņa) un nukleīnskābju un olbaltumvielu absorbcijas spektrus.

Pirmkārt, definēsim jēdzienus.

GAISMAS ABSORBCIJA - optiskā starojuma intensitātes samazināšanās, izejot cauri jebkurai videi, mijiedarbojoties ar to, kā rezultātā gaismas enerģija tiek pārvērsta cita veida enerģijā vai atšķirīga spektrālā sastāva optiskā starojumā.

ABSORBCIJAS SPEKTRS ir noteiktas vielas absorbēto frekvenču kopums.

Ozona absorbcijas spektrs.

Ozonam (O 3) ir ļoti sarežģīts absorbcijas spektrs, kurā tiek izceltas visintensīvākās absorbcijas joslas. Tāpat kā daudzas citas molekulārās spektroskopijas absorbcijas joslas, šīm joslām ir tā pētnieka vārds, kurš tās atklāja.

Ozona absorbcijas joslas:

• Hārtlija josla (200 - 300 nm; l max \u003d 255 nm);
• Haginsa josla (320-340 nm);
• Šalona–Lefevra josla (330–350 nm);
• Chappuis josla (500 - 650 nm; l max \u003d 600 nm).

2. attēls. Ozona absorbcijas joslas.

Galvenā absorbcijas josla - Hārtlija grupa. Tā maksimālā absorbcija tiek sasniegta pie viļņa garuma 255 nm. Lūdzu, ņemiet vērā, ka 1. attēlā dzīvu organismu ģenētiskā aparāta maksimālais bojājums attiecas arī uz šo viļņa garumu. Līdz ar to Zemes ozona slāņa maksimālā vērtība dzīviem organismiem izpaužas tieši šajā joslā.

Pie viļņu garumiem, kas lielāki par 300 nm, vājākas joslas atrodas blakus Hārtlija joslām. svītras Haginss un Šalona-Lefevra(2. att.). Absorbcijas koeficients šajās joslās ir par vairākām kārtām mazāks nekā Hārtlija joslām. Atsevišķām cieši izvietotām joslām šajās sistēmās ir skaidri atšķirami asi maksimumi un minimumi. Visbeidzot, redzamajā spektra daļā ir plašs Chappuis sloksne saistīta ar ozona zilo krāsu.

Ļoti spēcīga ozona absorbcija tiek novērota arī vakuuma ultravioletajā zonā (100–200 nm). Kopā ar absorbciju Hārtlija joslās šī absorbcija noved pie Saules spektra pārtraukuma uz Zemes virsmas pie viļņu garumiem, kas mazāki par 290 nm, kas ir ļoti svarīgi dzīvības aizsardzībai uz mūsu planētas no īsviļņu starojuma.

Nukleīnskābju un olbaltumvielu absorbcijas spektri.

Nukleīnskābes absorbē tikai UV zonā (180-220 un 240-280 nm). To hromofori galvenokārt ir purīna un pirimidīna bāzes.

3. attēls. Olbaltumvielu un nukleīnskābju absorbcijas spektrs.

Hromofori - nepiesātinātās atomu grupas, kas nosaka ķīmiskā savienojuma krāsu un absorbē elektromagnētisko starojumu.

Olbaltumvielām ir trīs veidu hromoforu grupas: pareizās peptīdu grupas, aminoskābju atlikumu sānu grupas un protezēšanas grupas. Pirmie divi absorbē UV apgabalā un neabsorbē redzamajā zonā. Peptīdu grupas -CO-NH- absorbē 190 nm apgabalā. Trīs aromātisko skābju sānu grupas - triptofāns, tirozīns un fenilalanīns - arī absorbē šajos viļņu garumos, turklāt daudz spēcīgāk nekā peptīdu grupas. Turklāt tiem ir absorbcijas josla diapazonā no 260-280 nm.

Protēžu grupas (hemoglobīna hēms un citi hromofori) absorbējas UV staros un redzamajā zonā. Tieši tie piešķir proteīnam krāsu (piemēram, hemoglobīna sarkano krāsu).

Ozona slāņa kā atmosfēras temperatūras regulatora vērtība.

Ozona slānis ir svarīgs ne tikai kā biosfēras vairogs no cietā ultravioletā starojuma bojājumiem, bet arī nosaka Zemes atmosfēras termisko režīmu. Spektra infrasarkanajā reģionā ozonam ir arī svarīga absorbcijas josla ar maksimumu pie 960 nm. Sakarā ar to O 3 absorbē Zemes izdalīto infrasarkano (siltuma) enerģiju, neļauj tai izkliedēties kosmosā un tādējādi saglabā siltumu mūsu planētas atmosfērā.

Ozons bloķē aptuveni 20% no Zemes radiācijas, palielinot atmosfēras sasilšanas efektu.

Saules ultravioleto staru ietekme uz cilvēkiem un citiem dzīviem organismiem.

Kāpēc ultravioletie stari ir tik bīstami? Kāpēc mēs to dodam liela nozīme ozona slānis tos absorbē. Apskatīsim tuvāk saules starojuma spektra ultravioleto daļu.

Kā saules spektra ultravioletā daļa ietekmē augus? Atgriezīsimies pie teorijas. Ultravioleto viļņu garuma diapazons ir sadalīts “tālā”, pie 100-200 nm (mums ir vienalga, šo “gaismu” absorbē skābekļa molekulas augšējos atmosfēras slāņos un nesasniedz Zemes virsmu) un “tuvajā” , pie 200-380 nm, kas, savukārt, ir nosacīti sadalīts 3 daļās.

UFA- “noderīgs”, ar viļņa garumu no 320 nm līdz parastajam “violetam” (tas sākas ar 380 nm). Ultravioletais starojums ar šo viļņa garumu visdziļāk iekļūst dzīvnieku un augu audos. Cilvēkiem tas, piemēram, ir iesaistīts D vitamīna ražošanā, dažas ķirzakas sugas to var redzēt pat ar acīm, nemaz nerunājot par to, ka UVA pārošanās sezonā stimulē dažas rāpuļu sugas.

UVB- 280-320 nm - vidēja ultravioletā starojuma diapazons. Tas izraisa ne tikai priekšlaicīgu cilvēka ādas novecošanos un vairuma augu veģetatīvās augšanas palēnināšanos, bet arī nemitīgas diskusijas par tā ietekmi uz biosfēru. Pateicoties UVB, eiropieši vasaras brīvlaikā iegūst zeltaini brūnu ādu. Jo tuvāk UVC robežai (280 nm), jo nāvējošāki ir stari.

Un visbeidzot UFS- "cietais" ultravioletais starojums ar viļņa garumu no 200 līdz 280 nm. Tiek uzskatīts, ka dažos Zemes dzīvības attīstības posmos UVB ļoti aktīvi iesaistījās DNS veidošanā, jo nukleīnskābju absorbcijas spektra maksimums ir 254 nm apgabalā. Tas ir parādīts attēlā. 1. Kā redzams attēlā, ar UFS ir saistīts ne tikai dzīvības sākums uz Zemes, bet noteiktos apstākļos arī tās beigas. UVC diapazonā pie viļņa garuma 254 nm izstaro sterilizatorus - dzīvsudrabu ultravioletās lampas zems spiediens izmanto tikai medicīnā.

Tātad ultravioletais saules starojums atkarībā no ietekmes uz dzīviem organismiem ir sadalīts trīs veidos:

1. UV-A (viļņa garums - 0,4–0,315 mikroni) ir dzīvai vielai vismazāk bīstamais ultravioletā starojuma veids. Lielākais šo staru skaits sasniedz zemes virsmu.
2. UV-B (viļņa garums - 0,315-0,280 mikroni) - sasniedz zemi tikai nelielās devās.
3. UV-C (viļņa garums - 0,28–0,01 mikrons) ir dzīvai vielai visbīstamākais ultravioleto staru veids: pat nelielās devās tas negatīvi ietekmē dzīvos organismus. Par laimi, UV-C gandrīz pilnībā absorbē ozona slānis un gandrīz nesasniedz zemi.