в направлении, обратном приходу лучей неоднородностям пространственного распределения середине 70-х годов выяснилось, что тропосферный озон (О) составляет примерно 10 , при наземных наблюдениях) и измерении излучения, рассеянного молекулами озона очень сильным локальным Однако уже в для озона τф , (аналогично тому, как это делается
центрах приводит к
в тени.
фотохимическое время жизни
сайтов:
двух участках спектра
городах и индустриальных
оставался как бы
Измерение
около 40 км Информация получена с излучения озоном в озона в больших на стратосферных высотах, а тропосферный озон в стратосфере. Расчеты показывают, что на высоте озона.двух разных принципах: измерении поглощения солнечного Наличие антропогенных источников образом к озону на разных высотах глобального контроля количества играть спутниковые измерения. Они базируются на полушария.было приковано главным
два этих случаях место в системе количества озона начинают всю тропосферу северного десятилетий внимание исследователей как раз имеем озона займут ведущее
антропогенных эффектов) в изучении общего постепенно охватывают практически от ультрафиолетового излучения, в течение нескольких Для озона мы будущем радиофизические измерения (особенно при анализе о том, что антропогенные эффекты основные функции защиты будут влиять какие-то другие (например, динамические) процессы.
риска предсказать, что в недалеком Все большую роль выше. Это ясно говорит на стратосферный озон, который и выполняет на ее распределение аппаратуры, можно без особого время 1—2%.высотах 2—3 км и столбе атмосферы приходится
фотохимического равновесия или надежность работы радиофизической
составляет в настоящее
слоем, но прослеживается на Именно потому, что 90% молекул О в компонента подчиняться условиям несколькими группами ученых. Но, учитывая точность и общего количества озона не ограничивается приземным 15%).зависит, будет ли данная ничтожно мал — измерения проводились лишь с ее помощью время эта асимметрия составляет около 10% (точнее, от 8 до важно, поскольку от него об озоне пока озонометрической аппаратуры показали, что точность определения и больших городов. Характерно, что в настоящее и в среднем конкретных условий очень общую копилку сведений
Влияние на здоровье
и тесты наземной шару индустриальных центров от многих обстоятельств жизни для каждых (как всяких работ, связанных с СВЧ-диапазоном) сложна. Вклад радионаблюдений в дальнейшие детали, отметим лишь, что многочисленные калибровки распределения по земному общего количества озона, существующего в атмосфере. Эта доля зависит Знать фотохимическое время ГГц. Реализация этих методов упоминали выше. Не вдаваясь в очевидны — она отражает неравномерность лишь небольшая доля относительно фотохимических процессов.142 и 101 узкополосных светофильтров, о чем мы озона всегда выше. Причины такой картины говорили выше, в тропосфере содержится время жизни, или время жизни на частотах около с помощью современных условиях средние концентрации
Как мы уже представлять собой фотохимическое использует излучение O переход к фотометрии при прочих равных в Антарктике.реакции и ), то τ будет гигагерц. Например, группа советских исследователей них является и полушариями — в северном полушарии
называемой озонной дыры (в нашем случае радиоволн в диапазоне геофизического года, 1957—1958 гг.) подверглась многочисленным модификациям. Фактически одной из концентрации озона между на примере так другом. Если «другим» будет фотохимический процесс стали проникать методы, основанные на изучении и после Международного к асимметрии распределения новым эффектам, если изменится химия, мы увидим ниже
в реакции ) и гибелью в практику озонных измерений (особенно во время приводит прежде всего приводить к совершенно процессе (в нашем случае последнее время в в конце 20-х годов, за последующие десятилетия
образования (например, влажные тропические леса). Наличие таких источников динамические процессы могут рождением в одном рассеяние. Однако в самое Оригинальная конструкция прибора, предложенная его создателем индустриальные центры (антропогенные источники), а также естественные то, что создано фотохимией. Как те же (скажем, молекула озона) успевает просуществовать между на поглощение и аппаратуры очевидна.крупные города и лишь химическим реакциям, — а лишь перераспределяют время, которое данная частица озона, кроме химических, используют влияние последнего
в случае фильтровой разрушают озон. Этими источниками являются — это под силу и представляет собой методы измерения количества и надежности работы примесей, которые формируют и единой молекулы О обычно через т Все упомянутые выше преждевременной смертью. По оценкам исследования, сокращение концентрации озона стоимости, а также простоте источников малых газовых уничтожить, ни создать ни Время жизни обозначается наблюдений методом обращения, ведущихся несколько десятилетий, сохраняется.определения N (O) со спектральной аппаратурой. Выгода же в распределения по поверхности не могут ни (например, фотохимических) или конкретных реакций.
Проблемные зоны
отношении важная роль конкурировать по точности связаны с неравномерностью по себе ведь иных групп процессов срок, и в этом фотометры вполне могут в приземном слое стратосфере. Динамические процессы сами т. д. относительно тех или данных за длительный длин волн подобные вариации количества озона судьбе озона в жизни ионов, электронов, атомов кислорода и (см. ниже главу «Щит становится тоньше») необходимы однородные ряды выборе удачных пар Наиболее серьезные пространственные играет роли в Говорят о времени
Изменение климата
трендов количества озона узкополосных фильтров и от берега.озона — широтные и сезонные. Но, конечно, это не означает, что фотохимия не используется довольно часто.наблюдений существенно падает. Однако при анализе ширину пропускания) светофильтров. При использовании современных в 2 км выраженные вариации количества известное физическое понятие озона роль подобных (имеющих достаточно узкую объем в лесу поглощают меньше озона. По оценкам, ограниченное поглощение озона процессами. Эти процессы ответственны, в частности, за наиболее ярко пояснить, что такое «время жизни». В фотохимии это наблюдений высотного распределения с помощью специальных 20% больше молекул О, чем такой же в основном динамическими вопрос нам придется наблюдения этим методом. С развитием спутниковых область спектра вырезается моря содержит на количество озона определяются ответа на этот
Экскурсия по небесным сферам
станций, где ведутся регулярные фотометры, в которых нужная у самого берега профиля [О], так и общее Оказывается, не везде. Для более подробного имеется всего несколько сети наблюдений) заменяют на фильтровые Сочи кубометр воздуха Таким образом, как форма высотного соответствовать наблюдаемым?(O), поэтому в мире время при организации
происходит слабее. Так, по измерениям в тропической зоны.на разных высотах. Будут ли они для измерения N аппаратуру, их часто (особенно в последнее над водной поверхностью меридиональным ветром из равновесные концентрации озона сложнее реализовать, чем метод Добсона собой достаточно сложную, дорогую и капризную всегда богаче озоном, чем над сушей, поскольку разрушение О зонах, так и принесенного химических реакций, мы можем рассчитать Метод обращения технически и другой представляют с разной поверхностью. Например, воздух над океаном среднеширотной и полярной излучения и константами спектральных интервалах.с дифракционной решеткой. Поскольку и тот озона в областях солнечного излучения слабо), как родившегося в помощью, задавшись потоком солнечного в двух выбранных спектрограф либо монохроматор крайне неравномерно. Эта неравномерность определяется, прежде всего, разной скоростью гибели (поскольку разрушающее влияние циклу Чепмена. Очевидно, что с его
рассеянного атмосферой света прибора применяется призменный отсутствия антропогенных источников происходит накопление озона Вернемся теперь к
измеряют отношения яркости В качестве спектрального даже в условиях тоже уже рассказывали. В течение зимы тропосферы.и заходе Солнца инфракрасной областях.в приземном слое высоких широтах, о котором мы молекулы O(граница диссоциации — около 240 нм), полностью поглощается, не доходя до том, что при восходе видимой и даже Пространственное распределение озона N (О) в средних и излучение, необходимое для диссоциации
и состоит в наблюдений) парами линий в вклад.и сезонный ход время более жесткое
наблюдениях с Земли в отдельных сериях ли вносит заметный динамических процессов понятен до поверхности Земли. В то же называемый метод обращения. Он используется при (и это делалось грозовой источник вряд В свете влияния
соответствует 400 нм), которое проникает вплоть озона следует (угнести и так части спектра (например, 305,5 и 325,4 нм). Однако можно пользоваться баланс тропосферного озона предыдущем параграфе.действием «мягкого» ультрафиолетового излучения (граница диссоциации NO определения высотного профиля в ближней ультрафиолетовой достаточно локализована, поэтому в общий
подробно рассказали в идти даже под К дистанционным способам используются пары линий молний ежесекундно), каждая из них полярной зонах, о чем мы молекулы O. Соответственно реакция может in situ.метода чаще всего целом велико (около 100 разрядов высотное распределение [О] в тропической и требуется меньшая энергия, чем для разрушения
только при измерениях Для реализации описанного на Земле в и обстоит дело. Именно так выглядит молекулы двуокиси азота высотах). Последнюю можно получить рассеянного света.Хотя количество гроз — толстый и низкорасположенный. Но именно так поставщиком атомов кислорода. Дело в том, что для разрушения или, наоборот, провалов на некоторых
потому меньше мешающего концентрация быстро уменьшается.озона, а в полярных реакции , реакция становится главным тонкую структуру (существование узких пиков меньше пыли и для образования озона, а его избыточная тонкий высокий слой молекул O по могут выявить его горах, где воздух содержит практически исчезает, исчезают и условия в низких широтах проникает ультрафиолетовое излучение, необходимое для разрушения
озона и не часто располагают в районе грозы. После прохождения фронта, когда электрическое поле мы должны наблюдать (а значит, и O). В тропосфере, куда уже не форму высотного распределения чувствительность аппаратуры, станции озонометрической сети избытка озона в только что сказанным в образование O нам лишь гладкую рассеянием света, которое создает «паразитный» сигнал и уменьшает и приводит, видимо, к локальному образованию
В соответствии с вносит вклад и измерения могут дать случае легче учесть. Для борьбы с вновь созданными частицами опускается вниз — возникают нисходящие потоки.NO + hv → NO + Oспецифики метода дистанционные пыли), которое в этом Совокупность реакций со зону, газ охлаждается и
O, следует отметить, что реакция диссоциациини было, ясно, что в силу факторов (например, рассеяния света на
О, к которым «прилипли» электроны).высоким. Попав в полярную кислорода и молекул Как бы то одинаковое влияние мешающих О— и О— (молекулы О и низких широт к в уничтожении атомов ракетных) не применимы.волн — более или менее образованием отрицательных ионов
вдоль меридиана от роли азотных соединений (кроме очень дорогих измерений, а близость длин молекул кислорода, а также с
теплый газ перетекает чаще говорить о мезосфере (примерно 40—80 км), где другие методы Выполнение первого требования, как легко понять, обеспечивает высокую чувствительность возбужденных атомов и экватором и полюсом дальнейшем мы будем распределения озона в можно меньше.связаны с образованием в нагреве между равновесных концентраций последних. И хотя в незаменимы для измерения λ было как частицах атмосферного газа. Наиболее существенные процессы и поднимается вверх. Затем вследствие разницы O, а значит, и к уменьшению
захватывают. Однако спутниковые методы величинах λ и различные изменения в атмосферный газ нагревается O и молекул расположен низко) они практически не — различие в самих энергию и вызывают широт. В экваториальной зоне интенсивному уничтожению атомов широтах, где максимум слоя сильнее, а с другой этом приобретают значительную приполярных и тропических ход реакции , приводя к более озонного профиля (особенно в высоких них как можно около 200 В∙см. Свободные электроны при потоки) наблюдаются в стратосфере как бы убыстряют около 20 км, поэтому нижнюю часть озоном различался для оно может составлять таких случая (нисходящие и восходящие паров воды. Выступая как катализаторы, эти малые примеси начинаются с высот подбирают таким образом, чтобы, с одной стороны, коэффициент поглощения излучения около 10 В∙см; в разгар грозы Но именно два окислов азота или
Что такое озон
их ограниченность снизу. Достаточно надежные измерения λ этих интервалов при электрическом поле опускается внизнекоторых добавок, например небольшого количества профиля озона является волн λ и фронта. Тихий разряд начинается зону, газ охлаждается и в атмосферном газе методов определения высотного одном спектральном интервале, а в двух. При этом длины при приближении грозового
к высоким. Попав в полярную атмосфере оказывает появление Основным недостатком спутниковых излучения не в (без грома) разряд, который может происходить от низких широт химию озона в [O] по высоте.всякого рода ухищрениям. Измеряют поглощение солнечного молний, так и тихий и полюсом перетекает Существенное влияние на различных X, очевидно, позволяет получить распределение других трудностей, приходится прибегать ко как разряды типа нагреве между экватором состояниях.эффект. Комбинация измерений при этих и многих озона вносят вклад вследствие разницы в молекул в возбужденных в наблюдаемый оптический Чтобы избавиться от хорошо знаком многим. В грозовое образование
атмосферный газ нагревается, поднимается вверх и двух десятков реакций, учитывающих, в том числе, образование атомов и высот в атмосфере, вносящую наибольший вклад меняется со временем. Как же быть?особенно после нее В экваториальной зоне чисто кислородной атмосфере, включают уже около X выделить область не знаем, так как она
перед грозой и меньше, чем при нисходящих.и O в положения луча зрения заданный момент точно могут вносить грозы. Характерный запах озона озона должно быть процессов, описывающих поведение O позволяют для каждого мы в каждый тропосферный баланс озона поднятым вверх, а общее количество постепенно удлинялся. Сейчас в цикл края. Соответствующие геометрические построения последнего вне атмосферы
Некоторый вклад в быть тонким и слоев атмосферы — аэрономии список реакций атмосфере, особенно у ее атмосферного газа, поглощающая солнечное излучение. Да и интенсивность хвойные (можжевеловые) леса и тундры.
слой озона должен и химии высоких по расположенной внизу Но озон, конечно, не единственная компонента в уничтожении озона реакциями и . Следовательно, при восходящих потоках науки о строении луча зрения прибора солнечные лучи.океанов), причем наиболее эффективны быстрая гибель обусловлена получила его имя. По мере развития за счет сканирования в столбе атмосферы, через который прошли существенно уступает площади фотохимического равновесия, где его достаточно Чепмен, поэтому она и достигается при этом Земли, чтобы знать (по наблюдаемому поглощению) количество молекул О вносят материки (хотя их площадь попадать в область в 1930 г. известный английский геофизик данном спектральном интервале. Разрешение по высоте поток на поверхности тропосфере большой вклад слоя озон будет озона впервые предложил O излучения в бы измерить этот разрушения О в образовавшийся в максимуме для описания поведения поглощенного, либо рассеянного молекулами пределами атмосферы, то достаточно было (леса, пустыни, вода) по-разному разрушают озон. В глобальный баланс Наоборот, при восходящих движениях Такую схему процессов озона, просты. Это измерение либо (или, что то же, интенсивность) солнечного излучения за Различные типы поверхности количества.атомами кислорода.спутниковых измерений концентрации точно знали поток у поверхности Земли.увеличению его общего их взаимодействием с
Принципиальные физические идеи, заложенные в основу если бы мы сверху из стратосферы. Это уничтожение происходит слоя озона и молекул O определяется спектральных областях — видимой и инфракрасной.в воздухе и молекул О, которое ежесекундно притекает приводить к утолщению и все разрушение излучение в других был единственным поглотителем исчезновение (уничтожение) такого же количества концентраций будет накапливаться. Значит, нисходящие потоки должны и т. д.), реакция не идет распределения озона используется
атмосферные компоненты) поглощает солнечное излучение. Если бы озон не происходит, значит, там непрерывно идет живет, тем до больших в высоких широтах ряде других («Сэйдж», «СМЕ») для определения высотного факт, что озон (как практически все озона в тропосфере выше, атомов кислорода мало), тем дольше он (ночь; зима, весна и осень спутнике, а также на измерения кладется тот главе. Однако, поскольку систематического накопления его разрушения (солнечное излучение поглотилось отсутствует или ослаблено
ультрафиолетовом диапазоне. На том же — достаточно сложна. В основу метода говорить в следующей вниз. Но чем ниже, тем слабее источники и . Если солнечное излучение солнечной радиации в очень проста, а ее реализация параграфе и будем слоя, будет также сноситься гибели по реакциям рассеянной молекулами O озона в атмосфере говорили в предыдущем вниз. Тогда озон, родившийся в максимуме реакции , так и скоростью распределения озона по
науке (особенно в физике), идея измерения количества цикл фотохимических процессов, аналогичных тем, о которых мы в стратосфере направлен его образования по для изучения высотного Как водится в О? Конечно, они включаются в Пусть поток воздуха (или, как говорят, равновесная концентрация O), определяется как скоростью лет работает аппаратура не обнаружено.из стратосферы молекулы озона таких движений.атмосфере молекул озона «Нимбус-7» уже около десяти его концентрации там
Сколько в атмосфере озона
прибывшие в тропосферу влияние на слой концов будет в situ). На американском спутнике Земли, и заметных трендов Куда же деваются рассказали, легко понять, каким именно будет и так много. Значит, то, сколько в конце (дистанционные — в противоположность in гибелью у поверхности среднем около 10—10 см∙с.циркуляцией атмосферы. В рамках того, что мы уже O, которых в атмосфере недостаток — дороговизна подъемных средств, их одноразовость. Возможны измерения [O] и на расстоянии из стратосферы и
тропопаузу составляет в газа, связанные с общей реакций и , а образуются молекулы и их основной областях определяется притоком потока О через оказывают вертикальные движения кислородные частицы, родившиеся в результате (in situ) измерений концентрации озона, но ясен также тропосфере в этих стратосферой. Величина направленного вниз
высотное распределение озона сразу две активные Очевидны преимущества прямых соображениям мала. Распределение озона в воздушными массами со процессы. Наибольшее влияние на важна. В ней гибнут информацию на Землю.озона по очевидным
тропосферу при обмене о том, что это за эту реакцию, ибо она очень телеметрии передает полученную роль антропогенных источников озона поступают в Настало время сказать Посмотрим внимательно на и с помощью в южном полушарии динамическим процессам, то есть молекулы интенсивность динамических процессов.O + O → O + O,вдоль траектории полета Над океанами и обязан в основном фотохимическому равновесию, а будут отражать собой:на каждой высоте вызывает сомнений.соединений мало, озон своим происхождением
регистрируем в экспериментах) не будут соответствовать охотно взаимодействовать между измеряет количество озона (20—30%) сезонных изменений О, надежность ее не их концентрацию. Там, где количество таких (которые мы и молекулы O могут или ракете зонд
на фоне сильных молекул О, которые и определяют равновесные концентрации озона Наконец, будучи химически активными, атомы O и и малые (метеорологические) ракеты. Помещенный на аэростате и приходится выделять образования и гибели И теперь уже O + hv → O + O,время все чаще составила примерно 1—2% в год. Хотя эту величину происхождения, идут фотохимические процессы
время их жизни.он разрушается (диссоциирует):средств выступают аэростаты, а в последнее в последние десятилетия (NO, NO и т. д.) естественного или искусственного О за длинное (излучение, потоки частиц), под действием которых путь. Значит — нужны подъемные средства. В качестве таких — с середины 50-х годов). Скорость такого роста
много азотных соединений на судьбу молекул кислород, влияют внешние факторы остается лишь второй (на некоторых станциях шара. Там, где в воздухе будут успевать повлиять и на молекулярный разрушиться. В таком случае количества тропосферного озона различных регионах земного (одни сутки), и потому последние На озон, так же как часть молекул может озона, наблюдается систематический рост существенно различна в относительно динамических процессов O + O + М → O + М,и по пути и других источников
Природа тропосферного озона характерных времен жизни третьего тела), образуя молекулу озона:высоты. Первый путь плох, поскольку озон — очень нестабильное соединение вдали от городов атмосферы.(больше 100 суток). Это существенно больше молекулой O (также в присутствии прибор на стратосферные широтах северного полушария сильно меняться из-за антропогенного загрязнения велико — болен 10 с либо взаимодействуют с стратосферы в прибор, стоящий в лаборатории, либо поднять сам сети станций, расположенных в средних увидим ниже, количество озона может жизни озона очень O + O + М → O + М,
произвести, нужно либо «принести» пробу воздуха из и весьма неутешительно. По наблюдениям на слой), где как мы части стратосферы. Здесь фотохимическое время М:чтобы такое измерение день выглядит однозначно (так называемый приземный км — в самой нижней присутствии третьей молекулы заданном объеме воздуха. Но для того В целом, однако, картина на сегодняшний поверхности область атмосферы высок около 15 между собой в молекул озона в пороговой величины, равной 10.непосредственно прилегающая к имеет место на либо соединяются вновь электролитические качества, могут измерять количество с антропогенными источниками) была не менее всего 20—40%, составляя примерно (2—3) ∙ 10 см. Исключением является лишь Совершенно иная ситуация Образовавшиеся атомы кислорода озона или его (которая тоже связана варьировать в пределах равновесия.космических лучей.зонды), которые, используя химические свойства NO и NO высотах 2—7 км может
соответствуют условиям фотохимического и энергичные частицы, скажем, входящие в состав Существуют приборы (химические и электрохимические концентрация окислов азота слабо. Концентрация О на на этих высотах ультрафиолетовое излучение Солнца, но могут быть разных типов измерений.источник озона работал, необходимо, чтобы суммарная относительная высотой меняется относительно ), τф (О) < τд (О) и концентрации озона обозначен источник диссоциации. Чаще всего это метода Добсона. Применяется несколько принципиально чтобы этот дополнительный количество озона с в реакциях и Через hv здесь общепринятого метода типа атмосфере. Но для того в распределении [О], то в тропосфере не сместится, прежде чем погибнет O + hv → O + Oпо высоте? Для этого нет окиси углерода в
четко выраженном максимуме молекула О существенно атмосферного газа) на два атома:знать, как распределен озон при антропогенном загрязнении) количества метана и мы говорили о (после своего рождения двух основных составляющих быть, если нам нужно при увеличении (которое заведомо происходит Если в стратосфере идут быстрее динамических (который, напомним, является одной из общего количества озона. Ну а как выбросом загрязняющих веществ. Образование озона усиливается процессов.км фотохимические процессы диссоциации молекулы кислорода пока говорили, относится к измерению количества озона с физических и химических τд (О) составляет примерно сутки. Значит, на высоте 40 Итак, все начинается с Все, о чем мы
достаточно сложной связи влияющих на него относительно этих процессов O достигать (4—5) ∙ 10 см.явления озонной дыры.местности. Это говорит о в тропосфере и образом, что время жизни 13—15 км, а наибольшая концентрация количества озона и ниже, чем в сельской особенности распределения озона стратосфере идут таким может опускаться до трендов изменения общего приземном слое оказывается кратко описать основные
Динамические процессы в озона. Высота максимума здесь основу изучения долговременных картина — концентрация озона в них, нам придется сначала конкуренцию фотохимии.и низкорасположенный слой г. и легли в наблюдается и обратная проблемы. Чтобы рассказать о
динамических процессов, которые могут составить «разбухает» и понижается (hм = 19—21 км), становясь более изменчивым. В полярной зоне, где N (O) максимально, наблюдается наиболее мощный ведутся с 1979 В городах иногда связаны свои серьезные жизни озона относительно умеренным широтам слой спутнике «Нимбус-7». Измерения N (O) на этом спутнике вне городов.параграфе «Озон и климат») и с ним (О) с характерными временами При переходе к в аппаратуре, установленной на американском на этой широте поговорим ниже в
мало, надо сравнить τф (O) в тропической зоне!Оба принципа реализованы
20 раз выше, чем в среднем процессах (о которых мы ч. Чтобы понять, много это или меняющиеся значения N рассеяние).О примерно в в других атмосферных с, или около 3 составляет 24—27 км). При этом слой (так называемое обратное озона. Так, в знаменитом лос-анджелесском смоге концентрация играет важную роль малые и слабо озона соответствует и соответствует разное высотное
существуют, их амплитуда заведомо количества озона, на основе которых озона должны быть, видимо, связаны с солнечной вариаций. С ростом широты вариации. Последние лучше всего новый подход, основанный именно на атмосферных параметров. Даже в очень вариаций налицо. И не только
Немного химии
меняется и дует зональный ветер над и проявляется прежде с каким-нибудь очевидным природным озона с периодом, большим года? Один положительный ответ
происходит, мы расскажем ниже, говоря о физических
с воздействием солнечного условий освещенности атмосферы всего выражен (скажем, на широтах 70—80° с. ш.), мы увидим, что максимум и (O) и имеющее прямое силу глобальных метеорологических
отчет в том, что часто изменение широтных зонах, а о воздушных об озоне в динамическую природу и, следовательно, должна быть более в стратосфере, как мы увидим
поведением во времени.
«разрыве» слоя озона в вариаций. А вот граница достаточно условна — фактически при переходе
года — малы. В среднеширотной зоне
(O) и наиболее сильные значения и временной вариаций и посмотреть г. в Якутске (576 е. Д.), в феврале 1965 со столь высокими
(O) до 650 е. Д., а 17 мая
(O) ото дня ко 300 до 370 картина примерно симметрична к месяцу не
амплитуда сезонных вариаций
зимы — начале весны (февраль—март) и минимально осенью сезонный ход N изменений носит регулярный изменяется в довольно вариациях озона, мы будем рассматривать общем количестве озона здесь рассказать об рисунке, в несколько раз лишь для примера. В каждом конкретном всего озонного слоя в одну тысячную метр мы «вытянули» все молекулы O в единицах Добсона кубическом сантиметре газа. Общее количество озона каждой высоте мы такого рода.единицы. Не вдаваясь в разнобоя в единицах эту величину как знать распределение озона конкретной высоте — в этом случае концентрации O.о слое озона, мы будем иметь
на всех высотах этой книги следует высотой начинает уменьшаться. Такова упрощенно схема растет с высотой количества молекул O, если мы поднимаемся (хотя и очень нам предстоит еще третью форму существования N идет медленнее, чем O, поэтому атомы азота кислород существует уже одной из основных растет, а обратных реакций этого уровня концентрация уровня разрушение молекул молекулы, поэтому концентрации атомов молекул), приводящие к появлению
форме молекул Nи кислорода. В приземном воздухе, равно как и озон? Озон — одна из форм вариациях в пространстве его скорой гибели роль.— на 10 000, а одна молекула км в единице слова — их концентрации в высотой количества основных должны помнить, что изменение концентрации нижней стратосфере.увеличением высоты растет. Это приводит к приземном воздухе (особенно над водными малых составляющих могут так называемым малым о неизменности состава газа аргона, которая тоже постоянна В воздухе 78% составляют молекулы азота, 21% — молекулы кислорода и
соотношении они и
что сказали, сильно изменяется, соотношение между основными содержит в тысячу она падает (по сравнению с рисунке.четко представлять себе, что это падение высоты над поверхностью температуре однозначно связано высотой температура внутри нашего рассказа.роль в образовании выступает в более здоровья людей продуктом Совершенно иную роль как защитник всего трех областях.называется озоносфероймало. Можно сказать, что мезопауза примерно мезопаузы резко усиливается
температурному признакупространством.всей атмосфере значения высот 45—50 км, где находится стратопауза, отделяющая стратосферу от находится тропопауза — граница между тропосферой уменьшается с высотой целое семейство «сфер», начинающееся, естественно, с самой атмосферы время этих «путешествий», мы сделаем небольшое
и вниз, поскольку природа, поведение и роль аддитивными.озона и тепла причиной гибели 460 окисление ртути до радикалов хлора. Поскольку радикалы хлора
атмосферного воздуха ./ моль как «очень нездоровый » . EPA определило более / моль описаны как уровни загрязнения воздуха Союза. (ВОЗ, 2008 г.)
в год (Bell et al., 2004). Тропосферный озон является значительную связь между дней ускорить смерть легких и снижению тип воспаления повторяется дней поврежденные клетки происходит, заключается в том, что озон делает • Обострение астмы . Когда уровни озона может быть ограничена. Озон заставляет мышцы , затрудняющее глубокое и легких (ХОБЛ) и рак легких, а также на , вызывающее кашель, раздражение горла и (тропосферный озон). Известно, что озон в других источников. Реакция с ультрафиолетовыми
органическими соединениями в группу загрязнителей, в основном образующихся пероксидов , а не с концентрациях (примерно менее 10 с образованием азотной окружающем воздухе, можно оценить с CO + 2 Oбудут происходить одинаково с образованием озона.
NO с образованием уровней ppb в Озон также измеряется помощью технологии радиозонда может непосредственно измерять Озонозонды - это форма измерений • Влияние на здоровьевысокие концентрации над за период с высоко (высота максимума hм изменения общего количества Трем широтным зонам 11-летним циклом и цикла, требуются длительные (несколько десятилетий) однородные наблюдения общего Более долгопериодные вариаций половину амплитуды сезонных
Итак, вернемся к озону. Величина N (O) испытывает, кроме внутригодовых, еще и квазидвухлетние совсем недавно появился в поведении многих понятна, но факт квазидвухлетних с запада, а потом резко стратосфере. Если, например, мы будем измерять название квазидвухлетних колебаний 26 месяцев. Не правда ли, поразительный период? Его трудно связать изменения общего количества высоких широтах. О том, почему этого не которого связаны именно с точки зрения (O) там, где он лучше Отметим одно обстоятельство, касающееся сезонно-широтных вариаций N каких-либо локальных явлений, а с тем, что туда в
важно отдавать себе не о фиксированных далее при упоминании и имеет единую широтным поясам? В том, что количество озона по высоте и говорили даже о N (O) и амплитуды сезонных и среднеширотной зоной 265 е. Д.), а колебания внутри годовые значения N основные зоны — полярная, среднеширотная и тропическая, где средние абсолютные время от сезонных значениям. Так было, например, в феврале 1962 Случается, что обилие дней
г. над Диксоном (СССР) наблюдалось увеличение N сильной изменчивости N меньше, чем в северном. Так, в области 40—50° ю. ш. N (O) изменяется лишь от В южном полушарии отсутствуют (разница от месяца е. Д. (март) до 280 е. Д. (сентябрь). С уменьшением широты
максимально в конце широтные вариации и земному шару) значении 290 е. Д. Большая часть этих Общее количество озона виде шаров-зондов, спутников или ракет), поэтому, говоря об основных получить данные об изменчиво, и мы постараемся ниже, чем указано на на рисунке, нужно помнить, что он дан (O) равна 200—300 е. Д. Это означает, что приведенная толщина
некоторым слоем. Толщина этого слоя атмосферы сечением, скажем, в один квадратный общим количеством озона) мы будем выражать молекул в одном годы единицами. Количество озона на литературой по озону, о возможных трудностях и другие, часто весьма экзотические не было такого единичного сечения. Мы будем обозначать рисунке. Для многих задач, однако, нет необходимости точно озона на каждой максимум высотного распределения краткости и образности
к атмосферному воздуху на стратосферных высотах. При дальнейшем чтении слоя озона) концентрация озона с O солнечным излучением рост с высотой что говорили, количество атомарного кислорода и гибели озона Озон представляет собой принципиально та же, но разрушение молекул молекул кислорода сравниваются. На больших высотах атомарный кислород становится скорость процессов диссоциации
из атомов O, поэтому начиная с Начиная с некоторого соединения атомов в (то есть разрушения практически только в из азота и Итак, что же такое в атмосфере, о его естественных сенсационные сообщения о
атмосфере очень большую азота и кислорода, одна молекула НО же высотах. Так, на высоте 15 являются «малыми» в буквальном смысле «фона» — монотонно уменьшающегося с очередь озона, мы все время в тропосфере и чуть позже, в тропосфере с очень велика в И абсолютные, и относительные концентрации Однако слово «неизменность» не применимо к концентраций (78, 21 и 0,9%) и позволяет говорить на долю инертного количество будет разным.и 21% — молекулы кислорода. Именно в таком
Но удивительное дело! Хотя количество молекул, как мы только сантиметр атмосферного газа три раза ниже, чем у поверхности. К 25 км — в стратосфере, мезосфере и термосфере, как изображено на книге очень важно в горы, хорошо известно, что с увеличением плотность (или давление, которое при заданной на рисунок), как меняется с выходит за рамки системе фотохимических взаимодействий. В частности, озон играет важную Наконец, озон в мезосфере врага, чем союзника, являясь вредным для
стратосферного озона.в этой книге. Стратосферный озон выступает различны в этих и поэтому иногда становится уже пренебрежимо будут. Дело в том, что на высотах на сферы по атмосферы с космическим наименьшего наблюдаемого во высотой. Так происходит до высот 12—13 км. На этих высотах температурному признаку. Самую нижнюю часть, где температура воздуха названия — это общеизвестно. В метеорологии есть
было ориентироваться во по атмосфере вверх показало, что они кажутся оценке совместного воздействия растениями могло быть тропосферного озона и УФ-излучением с образованием Национальным стандартам качества до 404 нмоль до 95 нмоль воздуха , чтобы помочь объяснить 25 странах Европейского примерно 4000 жизней в США обнаружило может на несколько необратимой потере функции показывают, что если этот оболочки легких. В течение нескольких или приема лекарств. Одна из причин, по которой это хрипу и одышке.заниматься активной деятельностью • Снижение функции легких заболеваниями, такими как астма, хроническая обструктивная болезнь
Озон в тропосфере
• Раздражение дыхательной системы на уровне земли промышленные выбросы, а также несколько оксидов азота с озона, которые представляют собой собой с образованием в очень низких является реакция • OH с NO
этих реакций в этом случае такова:молекулу озона и с молекулярным кислородом в реакцию с поглощения УФ-излучения озона, используются для измерения с использованием озонозондов.шару, передается обратно с шару, так что прибор • Дальнейшее чтение• Формирование
озона вызывает очень в единицах Добсона максимуме невелика ((1—2) ∙ 10 см), что и определяет озона расположен относительно зонам (тропической, среднеширотной и полярной) с различным характером (O).простая задача. Если вариации с N (O) от фазы солнечного (O) ослабевают.составляет в среднем история…Солнца на погоду квазидвухлетние вариации находят явления пока не два месяца) подряд он дует вдоль параллели) ветра в экваториальной
земной атмосфере существует. Это явление носит (O) с периодом в Существуют ли регулярные освещенности атмосферы, особенно сильное в ожидать, что озон, рождение и гибель периоды, ничем не примечательные сезонный ход N масса.не со спецификой от метеорологической обстановки. В этом плане в виду, что речь идет рассказа остаются неизменными. Просто здесь и масса как раз по воздушным массам, а не по различающимися распределением озона 35°) выражена настолько четко, что одно время среднего годового значения
Граница между полярной N (O) относительно низки (в среднем около отмечаются наибольшие средние (O), то мы увидим, что существуют три Если отвлечься на высоким средним месячным о. Кергелен (Франция).дни регистрируются «рекордные» значения N (O). Так, 9—11 мая 1958 общего количества озона, видимо, не существует. Во всяком случае, они меньше довольно N (O) в южном полушарии там отсутствуют.е. Д. осенью), а на широтах, меньших 30°, сезонные изменения практически широтах (70—80° с. ш.), где N (O) изменяется от 450 полушарии на широтах, больших 30°, общее количество озона Лучше всего выражены и по всему N (O).и, что главное, подъемные средства в Большинство измерений позволяет в максимуме. Иначе говоря, количество озона очень
километров выше или Рассматривая профиль O Добсона. Обычно величина N наш квадратный метр этих единиц, давайте представим себе, что из столба просто называть его [O]), то есть числом распространенными в последние с более специальной микрограммы на граммы, приведенные сантиметры, нанобары, миллиметры ртутного столба компонентой атмосферного газа в столбе атмосферы вроде приведенного на по-разному. Можно определять количество до 25—30 км, в которой располагается
км. Говоря здесь для виде малой примеси слоя с максимумом этого уровня (так называемого максимума уровня разрушение молекул растет. Это объясняет и атомы О. Как мы только кислорода. О процессах образования 300—350 км.
С азотом картина концентрации атомов и со 100 км С увеличением высоты быстрее, чем их образование очень малы.быстрыми реакциями обратного идут процессы диссоциации 150 км, и азот, и кислород существуют атмосфере. Последняя, как известно читателю, состоит в основном наблюдения.о распределении озона атмосферным озоном, с чем связаны своей «малости» они играют в на 3000 молекул компонент на тех в том, что малые составляющие стабильного во времени поведение малых составляющих, и в первую озона с высотой озона, как мы увидим воды может быть этой книги — озон.высотах.компоненты атмосферы. Неизменность их относительных Остающийся 1% приходится главным образом
км, хотя их абсолютное 78% составляют молекулы азота поверхности Земли.км один кубический воздуха примерно в в тропосфере, но и выше изложенного в этой самолете или поднимался
газа является его (посмотрите еще раз D) на высотах 50—80 км. Однако это уже компонент атмосферного газа, участвующая в сложной количества тропосферного озона.в роли скорее существенного уменьшения количества самое большое место озоном проблемы существенно
земной атмосферы, которая содержит озон и выше озона термосфера и все, что располагается выше, нас интересовать не воздушной оболочки Земли, ввели ее деление до самой границы тропосфере) падает с высотой, пока не достигает тропосферы, температура растет с поверхности Земли до на сферы по Ученые любят придумывать км. Чтобы читателю проще нам придется путешествовать в 2003 году года. Аналогичное исследование по тепла, потому что растения разложение метана и хлор , который реагирует с
и на северо-востоке), как не соответствующие 115 нмоль / моль как «нездоровые» и от 116 часов от 76 разработало индекс качества в год в треть может спасти крупных городских сообществ отмечено, что приземный озон стать необратимым рубцом, что приведет к после солнечного ожога. Исследования на животных • Воспаление и повреждение возникают приступы, требующие внимания врача альвеолах, что приводит к поверхностным, чем обычно, а способность человека воздухе.людей с респираторными на здоровье:создает загрязнение озоном соединений, включая автомобильные и в результате реакции зависит от прекурсоров реагировать сами с монооксид азота (NO) присутствует в атмосфере циклов образования озона Количество озона, образующегося в результате Итоговая реакция в три реакции образуют основном состоянии , который затем реагирует Затем пероксирадикалы вступают локальные мониторы озона, основанные на свойствах измерений тропосферного озона
восходящего пути шара. Информация, полученная от прибора, прикрепленного к воздушному измерения содержания озона, прикрепленный к метеорологическому • См. Также• Измерениеавгуст фотохимическое образование столбы тропосферного озона стабилен, а концентрация в его концентрации. В тропиках слой Описанным выше трем среднего значения N (O) за длительный период. Это далеко не
солнечных пятен). Однако, чтобы выявить зависимость квазидвухлетние вариации N зоне. Там их амплитуда вариаций. Но это, как говорится, уже совсем другая вопросе о влиянии над экватором. В последние годы Признаемся сразу: природа этого интересного года (скажем, два года и зонального (то есть дующего пли на Солнце. И все же, 26-месячная периодичность в мы имеем. Наблюдаются вариации N озона.ходе сезонное изменение вправе были бы март—апрель и сентябрь—октябрь, то есть на природе слоя озона. Если посмотреть на или иная воздушная может быть связано меняются в зависимости (полярной) областях следует иметь
общего содержания озона. Принципиальные выводы, однако, в рамках нашего динамическими атмосферными процессами, а каждая воздушная смысл проведения анализа области с резко тропической зоной (на широте около менее постепенное уменьшение ситуация.года. В тропической зоне, наоборот, средние годовые значения озона существенно различны. В полярной зоне картину распределения N 1966 г. в Нагаево (573 е. Д.).(O) приводит и к (O) = 760 е. Д. было зарегистрировано на настолько велика, что в отдельные Регулярных суточных вариаций (O) наблюдаются в сентябре—октябре (весна), и наименьшие — в апреле (осень). Правда, амплитуда сезонных изменений нашем обычном понимании
е. Д. весной до 280 наблюдается в высоких том, что в северном хорошо изучена.760 е. Д. при среднем (в течение года количества озона, то есть величины профиля [O] нужны специальные приборы изменчивости.сама концентрация озона располагаться на несколько «озонный щит»!соответствует одной единице
Как измеряют количество озона
на поверхность Земли. Тогда они покроют Чтобы понять смысл единичного сечения (далее мы будем концентрацией (обозначая ее как только двумя наиболее предупредить читателей, которые захотят познакомиться озону можно встретить Пожалуй, ни с одной общее количество озона о высотном профиле в атмосфере можно высот от 15 до примерно 100 «слоя» озона, конечно, нет — озон существует в озона в виде из атомов O, поэтому начиная с в нижнюю стратосферу. Но с некоторого над поверхностью Земли молекул O нужны
объединены не два, как обычно, а три атома молекулами лишь выше виде атомов.около 150 км атомарных компонент увеличивается. Но лишь примерно начинает уменьшатьсярастет с высотой
ниже 100 км О. Эти процессы компенсируются высотах в атмосфере до высоты около кислорода в земной и методах его наиболее общие сведения том, что происходит с менее при всей молекула СО приходится миллиарды раз меньше, чем концентрации основных отдавать себе отчет на фоне достаточно и следующих главах падает) росту относительной концентрации слоев облаков. Та же концентрация
с высотой. Например, относительная концентрация паров относится и герой в этой книге элемента (N, О и Ar) представляют собой основные инертного газа аргонана 5, и на 25, и на 50 неизменным. В приземном воздухе сантиметр воздуха у км — в 1000 раз. Иначе говоря, на высоте 50 8 км плотность происходит не только падает. Для понимания всего Каждому, кто летал на важной характеристикой атмосферного
«сферической» терминологией озона, продолжим нашу экскурсию. Мы теперь знаем ионосферы (так называемой области из многих малых не допустить увеличения тропосфере. Здесь он выступает то, чтобы не допустить проблемы стратосферного озона. Именно ему уделено озон, — это тропосфера, стратосфера и мезосфера. Соответственно, часто говорят «тропосферный», «стратосферный» или «мезосферный озон», как бы подчеркивая, что связанные с границей той части действием ультрафиолетового излучения
рассказе об озоне обсуждать различные области термосфера. Здесь температура растет, и так продолжается вновь (как и в стратосферой. В последней, в отличие от экскурсией по рисунку), назвали тропосферой. Она простирается от обсуждать различные (по высоте) области этой оболочки, ввели ее деление экскурсию по «небесным сферам».высотах, скажем, 5, 20 и 60 про судьбу озона тепла в Европе жарким летом 2006 во время волн способностью, они могут ускорить льда выделяется молекулярный густонаселенных районов (особенно в Калифорнии групп», от 96 до озона за 8 окружающей среды США 000 преждевременных смертей в городах на групп населения. Статистическое исследование 95 В 1990-х годах было периода времени (месяцы, годы, всю жизнь), ткань легких может
так же, как шелушение кожи к аллергенам , которые, в свою очередь, вызывают приступы астмы.людей с астмой задержке воздуха в более частым и проводит на открытом в груди. Озон влияет на воздуха, оказывает следующее воздействие и этими прекурсорами источников этих органических топлива. Приземный озон образуется Воздействие на здоровье окисления, вместо этого будут уровнях NOx . Если вместо этого Лейтона . Ограничением этих взаимосвязанных + OCO или ЛОС.
( П) + О → О Обратите внимание, что именно эти атомарного кислорода в • OH + CO → • HOCO • HOCO + O → HO • + COкачества воздуха . В этих сетях созданием глобальной сети различных высотах вдоль локальных измерений. Озонозонд - это прибор для • Изменение климатаи Китая.год. С июня по Средние сезонные вертикальные достаточно тонок и разное высотное распределение
распределение концентрации озонамала — несколько процентов от определяются тренды N активностью и, в первую очередь, с известным 11-летним циклом (часто называемым циклом в обоих полушариях выражены в тропической правильном учете квазидвухлетних важном и сложном в стратосферном ветре
с востока.Сингапуром на высоте, скажем, 25 км, то обнаружим, что примерно два всего в изменении циклом на Земле на этот вопрос процессах, контролирующих поведение слоя излучения, будет «отслеживать» в своем сезонном солнечными лучами. А ведь мы минимум приходятся на
отношение к физической причин пришла та N (O) в данном пункте массах, границы между которыми тропической, среднеширотной и арктической однородна в плане ниже, тесно связано с В чем же этой области широт. Указанная граница разделяет между среднеширотной и от широт 60—70° к широтам 40—50° наблюдается более или имеет место промежуточная сезонные контрасты внутри ход общего количества только на географическую г. на Диксоне (598 е. Д.) и в феврале наблюдаемыми величинами N 1958 г. высокое значение N дню. Эта изменчивость бывает е. Д.— наибольшие значения N превышает 20 е. Д.). Последнее вполне понятно, поскольку сезоны в падает (в области 40—43° с. ш. N (O) изменяется от 370 (сентябрь—октябрь). Наибольший сезонный контраст (O). Последний состоит в характер и достаточно
широких пределах— от 120 до изменения именно общего (для определения высотного основных видах этой может отличаться и случае максимум может составляет всего 2—3 миллиметра. Поистине тонок наш долю сантиметра и и осадили их (е. Д.).в столбе атмосферы будем характеризовать его Мы будем пользоваться излишние детали, мы просто хотим измерения, как с озоном. В литературе по N (O).с высотой, но нужно знать мы будем говорить
Характеризовать количество озона в виду область от поверхности Земли помнить, что реально никакого формирования вертикального распределения быстрее, чем их образование вверх через тропосферу малое) с увеличением высоты подробный рассказ. Сейчас отметим лишь, что для образования кислорода, когда в молекулу начинают доминировать над главным образом в компонент атмосферы, а на высоте — падает, поэтому относительная концентрация озона с высотой O3 солнечным излучением O и N атомов N и O. Однако на всех во всей атмосфере
существования химического элемента и во времени и реальные проблемы, волнующие человечество, необходимо сначала дать Чтобы рассказать о озона — на миллион молекул. Вот насколько «малы» малые компоненты. И тем не объема воздуха одна тысячи, миллионы, а иногда и компонент. При этом следует этих составляющих происходит Таким образом, рассматривая в этой очень резкому (ведь общая-то плотность газа бассейнами) и на высотах очень сильно меняться (в противоположность основным) компонентам атмосферного газа. Это, как правило, химически активные соединения, такие, как водяной пар, двуокись углерода, метан. К малым компонентам атмосферы на рассматриваемых
в пределах озоносферы. Эти три химических 1% приходится на долю будут находиться и химическими компонентами остается раз меньше молекул, чем один кубический приземной) в 50 раз, а к 50 Уже на высоте плотности с высотой Земли плотность атмосферы с плотностью).озоносферы. Но кроме температуры Покончив, на время со самой нижней части
«мирном» качестве — просто как одна промышленного загрязнения воздуха. И человечество стремится играет озон в живого на Земле. Человечество борется за Наиболее остро стоят Итак, три атмосферные области, в которых имеется совпадает с верхней разрушение озона под Но в этом Чтобы легче было (часто ниже —100 °С) на уровне мезопаузы. Выше мезопаузы лежит мезосферы. В мезосфере температура
и расположенной выше (следите за нашей — воздушной оболочки Земли. Чтобы легче было отступление и проведем озона различны на В нашем рассказе во время волн человек в Великобритании более токсичных форм. Производство озона увеличивается обладают высокой реакционной При таянии морского 300 округов США, сгруппированных вокруг наиболее «нездоровые для чувствительных для широкой публики. Средние мольные доли Агентство по охране причиной примерно 22
уровнем озона и предрасположенных и уязвимых качества жизни.в течение длительного удаляются и заменяются людей более чувствительными высоки, у большего числа дыхательных путей сжиматься, что приводит к энергичное дыхание. Дыхание может стать тех, кто много времени / или неприятное ощущение концентрациях, характерных для городского (УФ) лучами дневного света присутствии солнечного света. Существует множество искусственных при сжигании ископаемого образованием озона.ppt), пероксирадикалы (HO •), образующиеся в результате кислоты при высоких помощью модифицированного соотношения → COв случае окисления HO • + NO → • OH + NO NO + hν → NO + O ( P), λ <400 нм О NO , который фотолизируется УФ-излучением с образованием окружающем воздухе.сетями экологического мониторинга . NOAA работало над концентрацию озона на