Николай Друзьяк - Как продлить быстротечную жизнь

Но, может быть, озон является тем единственным щитом, который препятствует прохождению УФ излучения даже на столь небольшом участке спектра? Оказывается, что нет. На этом участке наряду с озоном действует и уже известное нам молекулярное рассеивание. А так как о нем мы никогда не говорим, то и создается впечатление, что только озон и является нашим спасителем от оставшейся доли УФ-излучения.

Но, может быть, озон более эффективно препятствует прохождению лучей этого небольшого участка УФ-излучения, чем простое молекулярное рассеивание?

Сравним и посмотрим. Коэффициент ослабления УФ-излучения за счет молекулярного рассеивания на указанном выше участке спектра в среднем сравним с коэффициентом поглощения озона, а для более коротких длин волн растет и коэффициент молекулярного рассеивания, и коэффициент поглощения озона, но последний растет быстрее. Так, при переходе от длины волны 300 нм к волне 280 нм коэффициент молекулярного рассеивания возрастает в полтора раза, а коэффициент поглощения озона – в десять раз. Отсюда легко сделать поспешный вывод, что поглощающая роль озона в атмосфере Земли несравненно более эффективна, чем молекулярное рассеивание. Но такой вывод будет ошибочным, потому что он исключает из рассмотрения величину самих объектов, участвующих в отфильтровывании УФ-радиации. А если учесть и эту самую величину объектов, то наш взгляд на защитную роль озона резко изменится. Несмотря на то что озоносфера простирается от 10 до 50 км в высоту, но весь озон, сосредоточенный в этой озоносфере, можно собрать в тонкий слой толщиной всего 3 мм при нормальном атмосферном давлении. Толщина же слоя атмосферы, где происходит молекулярное рассеивание УФ-излучения, измеряется уже несколькими километрами (при нормальном атмосферном давлении), а это уже, по крайней мере, на шесть порядков выше толщины озонового слоя. Отсюда мы можем сделать простой вывод, что эффективность молекулярного рассеивания УФ-излучения на участке спектра от 280 до 320 нм почти в сто тысяч раз выше, чем поглощение этого же излучения озоновым слоем.

А теперь рассмотрим еще некоторые факты, связанные с поглощением озоном УФ-излучения. Мы уже знаем, что с высоты 34 км к Земле идет только излучение с длиной волны от 280 нм и больше. А на пути этого излучения находится основная масса озона (на высоте 20–25 км), то есть основной озоновый щит, если таковым озоновый слой является. И что же мы видим – до поверхности Земли доходит излучение не короче 293 нм, то есть фактически весь тот спектр, который мы наблюдали и на высоте 34 км. Снизилась только интенсивность излучения. Если сравнить это с эффективностью и избирательностью отфильтровывания излучения молекулярным кислородом для волн с длиной короче 242,5 нм, то оно будет не в пользу озонового слоя. А снижение интенсивности УФ-излучения на отрезке пути с высоты 34 км (на этой высоте получены спектры при запуске ракет) и до поверхности Земли происходит практически только за счет молекулярного рассеивания.

Об эффективности молекулярного рассеивания говорят и такие факты. На высоте 2300 м УФ-излучение в полтора раза, а на высоте 4000 м почти в два раза интенсивнее, чем на уровне моря. А озона на этих высотах уже практически нет.

О том, что озоновый слой нисколько не защищает нас от УФ-излучения, говорит и такой любопытный факт. Озон может защитить нас от УФ-излучения только в том случае, если поглотит это излучение. Но, поглотив определенную порцию УФ-излучения, молекула озона должна разрушиться с выделением тепла. И естественно, что озоновый слой при этом должен был бы разогреваться. Но такого разогрева не происходит. Более того, основная концентрация озона находится в зоне самой низкой температуры атмосферы – минус 50 °C. Не говорит ли это нам о том, что озоновый слой просто бездействует и лишь сам сохраняется в самых благоприятных для него условиях низкой температуры?

Приведенные факты позволяют нам сделать вывод, что защитная роль озона безмерно преувеличена. Он хотя и мог бы, в принципе, задерживать определенную часть УФ-излучения, но по причине его мизерного количества в атмосфере Земли, он не вносит практически никакого ощутимого вклада в отфильтровывание УФ-излучения Солнца.

А теперь посмотрим, как образуются озоновые дыры над полюсами планеты, хотя сами по себе эти дыры нас уже не должны никак беспокоить, но природу этого явления все же интересно будет выяснить.

Начнем с того, что химические соединения, образующиеся с поглощением энергии, всегда имеют тенденцию к распаду. Распадается и озон. Он распадается при всех условиях, но очень медленно при низкой температуре, медленно при комнатной и очень быстро при всего лишь несколько большей, чем комнатная, температуре. Таким образом, очень низкая температура в месте наибольшей концентрации атмосферного озона способствует продлению «жизни» озона в атмосфере и дает нам ключ к разгадке причины образования озоновых дыр над полюсами.