Вы когда-нибудь слышали, что то, что называется озоновым слоем, истончается? Или что причиной этого является, к примеру, ваш любимый лак для волос? Или что это приводит к более сильным солнечным ожогам и усилению агрессивного ультрафиолетового излучения? Так или иначе, в этом контексте упоминается озоновая дыра. Но что все это значит?

Для начала неплохо усвоить одни факт — на самом деле всегда подразумевается озоновая дыра в Антарктике, потому что, одна дыра в озоновом слое есть всегда, и она находится над Антарктидой. Но прежде чем мы углубимся в то, что это такое, давайте сначала поговорим о том, что такое сам озон.

Озон — это газ, состоящий из трех атомов кислорода, около 90% озона Земли находится в стратосфере, слое атмосферы, которое простирается от восьми до примерно 48 км над поверхностью земли. Фактически, стратосферу часто называют озоновым слоем. Озон действует как солнцезащитный крем вокруг Земли, отфильтровывая вредное ультрафиолетовое излучение или ультрафиолетовые лучи, которые в основном поглощаются стратосферой.

Без озонового слоя УФ-излучение уничтожит все живое на Земле. С поврежденным, но все еще присутствующим, будет больше солнечных ожогов, больше случаев рака кожи, увеличатся случаи повреждения глаз, сократится количество деревьев и растений, а также значительно снизится урожайность сельскохозяйственных культур. Достаточно сказать, что озон очень важен для нашей планеты.

Так что же вызывает озоновую дыру?

Есть несколько основных факторов, которые вместе приводят к разрушению озона, создавая озоновую дыру. Во-первых, очень сильные ветры вокруг Южного полюса или полярный вихрь. Во-вторых, солнечные лучи. В-третьих, соединения хлора и брома из озоноразрушающих веществ. И в-четвертых, низкие температуры ниже минус 109 градусов по Фаренгейту в стратосфере, которые образуют особый вид полярных стратосферных облаков.

Полярный вихрь образуется в стратосфере южного полушария зимой, когда температура падает. И когда солнечный свет возвращается в Антарктиду в конце зимы и в начале весны, температуры все еще достаточно низкие, чтобы образовывать полярные стратосферные облака. Только теперь к ним прибавляется солнечный свет. На поверхности частиц облака происходят химические реакции, в результате чего неактивные формы хлора и брома превращаются в химически активные вещества.

Вихрь действует как своего рода контейнер, ограничивающий содержимое стратосферы Антарктики в своих пределах, позволяя химически активным соединениям хлора и брома разрушать молекулы озона. Вот тогда истощение может произойти в больших масштабах. При наличии солнечного света химически активные соединения хлора и брома, образующиеся зимой, начинают истощать молекулы озона, крадя один из их атомов кислорода, оставляя после себя только газообразный кислород или O2.

Пока присутствуют полярные стратосферные облака, эти реакции будут происходить снова и снова, пока озон почти не исчезнет. Это формирует то, что мы называем озоновой дырой. Но это действительно неправильное название. На самом деле это просто более тонкий слой.

В середине и конце весны вихрь начинает распадаться, и обедненный озоном полярный воздух снова смешивается с остальной частью Южного полушария. Озоновая "дыра" исчезает. Истощение озонового слоя все еще происходит. Просто больше не все сосредоточено в одной маленькой области. Он распространился по атмосфере.

Так почему же озоновая дыра становится больше и держится дольше в определенные годы? Что ж, все сводится к погоде, точно так же, как некоторые зимы на поверхности Земли холоднее и длиннее, чем другие. То же самое и с погодой в стратосфере. Если стратосфера Антарктики останется холодной, полярный вихрь и озоновая дыра внутри нее сохранятся. А в годы с низкими весенними температурами полярный вихрь и озоновая дыра очень большие.

Не заблуждайтесь, истощение озонового слоя не является естественным явлением. Это происходит из-за выбросов человеком химических веществ, называемых хлорфторуглеродами или CFC.

В начале 1900-х годов в холодильниках в качестве хладагентов использовались токсичные газы, такие как аммиак и хлористый метил. К сожалению, это привело к гибели людей из-за утечки токсичных газов из приборов. Итак, начался поиск нетоксичного и негорючего химического вещества, которое можно было бы использовать в качестве хладагента. Так родился хлорфторуглерод (ХФУ).

Существует много типов ХФУ, но два наиболее распространенных — это ХФУ 11 и ХФУ 12. В 1930-х годах производство и потребление ХФУ начало стремительно расти. К началу 1980-х годов в атмосферу ежегодно выбрасывалось более 136 миллионов килограм только ХФУ 11.

Затем, в 1985 году, британский исследователь Джо Фарман и его коллеги опубликовали свое исследование больших сезонных потерь озона над Антарктидой. Благодаря совместным усилиям быстро действующего научного сообщества и политиков в 1987 году был подписан Монреальский протокол, ограничивающий производство и потребление ХФУ. Практически все правительства Земли подписали этот договор.

Итак, для справки, ваш лак для волос и дезодорант не наносят вреда озону с тех пор, как эти законы вступили в силу в 80-х годах. Но почему мы все еще видим озоновую дыру сегодня?

Первые ХФУ имели период активности от 50 до 100 с лишним лет, и потребуется некоторое время, чтобы концентрация хлорфторуглеродов в атмосфере резко снизилась. Также, сегодня в атмосферу все еще выбрасываются ХФУ. Например, когда старый холодильник или кондиционер встречает свою кончину на свалке — он продолжает испускать вредные вещества.

С момента выброса ХФУ в воздух проходит около пяти лет, прежде чем он окажет воздействие на Антарктиду, где произойдет истощение. Выбрасываемые на поверхность вещества, в конечном итоге поднимаются в тропическую стратосферу. Озон в стратосфере блокирует большую часть солнечного УФ-излучения, поэтому ХФУ должны подняться над большей частью озонового слоя, прежде чем солнечный свет сможет их разрушить.

Когда они набирают достаточную высоту, солнечная радиация высвобождает хлор, большая часть которого в конечном итоге переходит в озон, например, в форме соляной кислоты и нитрата хлора. Когда эти соединения попадают в Антарктиду, начинаются химические реакции, описанные в самом начале.

Один атом хлора может разрушить тысячи молекул озона, а миллионы тонн ХФУ были выброшены в атмосферу с 1920-х по начало 1990-х годов. По мере того, как концентрация ХФУ в атмосфере продолжает снижаться, ожидается, что озоновая дыра постепенно станет менее серьезной, и ученые ожидают, что антарктический озон вернется к нормальному уровню примерно к 2070 году.