ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І отримуй щотижневі новини науки і технологій

    Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

    Читати

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Повідомлення успішно надіслано

    Для пошуку
    введіть назву запису
    Планета — 08.04.20
    ТЕКСТ: В’ячеслав Катречко
    Ілюстрації: Тетяна Калюжна
    Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
    Ctrl+Enter.
    Невидимий захист: міфи та правда про озоновий шар

    Якщо ви любите ніжитися на сонці у спекотну погоду, то знаєте про агресивний вплив ультрафіолетового випромінювання та можливість отримати опік шкіри. Для захисту від УФ-променів ми зазвичай послуговуємося сонцезахисними кремами. А ось наша планета замість крему використовує озоновий шар. Без цього «щита» ми б не просто загоріли – з часом на Землі б нічого живого не залишилось. Однак навколо проблеми виснаження озонового шару існує безліч міфів. Попри те, що багато з них не мають наукового підґрунтя, вони надзвичайно популярні. У цій статті з’ясовуємо, що таке озоновий шар та чому не варто вірити всьому, що кажуть у телевізорі.

    З уроків фізики ми знаємо, що озоновий шар захищає нас від ультрафіолету і розташовується десь за межами хмар та людського ока. Він є частиною стратосфери нашої планети, яка перебуває між мезосфероюМезосфера – один з шарів атмосфери, що розташований на висоті від 50 до 80 кілометрів від поверхні землі між стратосферою та термосферою. та тропосфероюТропосфера – нижній та найбільш досліджений шар атмосфери, що розташований на висоті від 8 до 18 кілометрів. на висоті від 11 до 50 кілометрів над поверхнею Землі. Це найтонший і найлегший шар атмосфери. Його щільність вимірюється за допомогою одиниць ДобсонаГордон Добсон – британський фізик та метеоролог ХХ сторіччя. Відомий тим, що сконструював перший озоновий спектрометр. Одна одиниця Добсона дорівнює 10 мікрометрів озону за температури 0 градусів і стабільного атмосферного тиску. Відносна концентраціяВідносна концентрація – це відношення кількості молекул озону до загальної кількості молекул, що перебувають у певному об’ємі. молекул озону в об’ємі сягає лише 0,001%).

     

    Нормальною концентрацією озону для озонового шару вважається 300 одиниць. Тобто товщина озонового шару – лише три міліметри. Але чому ж тоді ми кажемо, що він розташовується на висоті від 11 до 50 кілометрів? Відповідь проста: така розбіжність у висотах існує через те, що озоносфера у різних широтах планети розташована на різних рівнях. Наприклад, у тропіках – на висоті 25-30 кілометрів, а на полярному колі – від 15 кілометрів.

     

    На відміну від кисню, молекула озону складається не з двох, а з трьох атомів. Промені ультрафіолету, що надходять до нашої планети від Сонця, розщеплюють молекули кисню, перетворюючи його з O2 в О+О. Після розщеплення О приєднується до інших молекул кисню, створюючи таким чином озон (О3=О+О2). Озон разом з молекулами кисню поглинають до 99% шкідливого ультрафіолетового випромінювання, перетворюючи його на тепло.

     

    Вчені припускають, що озоновий «екран» Землі утворився близько 850-1850 мільйонів років тому.1 Саме цей процес, на їхню думку, дозволив мікроорганізмам піднятися з дна океану і вийти на сушу. Ще в процесі зародження життя озон, що утворився в земній атмосфері, і клітини живих організмів поглинали біологічно небезпечне короткохвильове випромінювання сонця в одному і тому самому діапазоні довжин хвиль (230-290 нанометрів). Небезпечний вплив ультрафіолетового випромінювання на клітину полягає в тому, що воно пошкоджує молекулу ДНК, яка поглинає його сильніше, ніж молекули білків клітини. Тобто саме після утворення озонового шару на суходолі з’явилось і почало розвиватися життя.

     

    Першовідкривачами озонового шару були фізики Шарль Фабрі й Анрі Буіссон. Це відбулося у 1912 році. А більше ніж через 60 років, у другій половині 70-х років,  астрономи виявили «стійку» Антарктичну озонову діру. Тоді вчені серйозно почали досліджувати причини виникнення озонових дір. До науковців долучилися журналісти й люди, які просто хотіли створити сенсацію. На цьому ґрунті з’явились десятки міфів, що базуються на неточних або недостатніх даних. Деякі з них набули широкого поширення, попри відсутність наукового підґрунтя. 

    Міф № 1 Холодильники та кондиціонери руйнують озоновий шар

     

    Після того, як у 1970 році міжнародна спільнота науковців виявила, що озоновий шар поступово руйнується, у світі почалась істерика. Численні дослідження вказували на те, що захисну оболонку землі руйнує сама людина й лише вона. Зокрема, дісталося промисловим викидам фреонівФреони – технічна назва групи холодоагентів і пропелентів, розчинників тощо.  Складаються з атомів фтору, вуглецю, водню (інколи хлору та брому). Відомо понад 40 видів фреонів. та хлорфторвуглецю, які активно використовувалися в холодильниках, кондиціонерах та аерозолях. Коли фреони підіймаються в повітря, в атмосферних умовах відбувається відщеплення хлору, який перетворює озон на кисень.4

     

    У середині 1980-х років озоновий шар почав інтенсивно виснажуватись. На думку деяких вчених (зокрема за гіпотезою Роуланда–Моліни), це сталося через промислові викиди галогенованих вуглеводнів, що на кінцевому етапі виробництва потрапляли у стратосферу. З метою міжнародної протидії руйнуванню озонового шару був розроблений Монреальський протокол. Він передбачає для кожної групи галогенованих вуглеводнів певний термін, протягом якого їх повинні зняти з виробництва і перестати використовувати. Протокол набув чинності 1 січня 1989 року. Відтоді документ переглядали сім разів: в 1990 (Лондон), 1991 (Найробі), 1992 (Копенгаген), 1993 (Бангкок), 1995 (Відень), 1997 (Монреаль) і 1999 (Пекін) роках.

     

    Згодом у науковій спільноті почала набирати обертів альтернативна точка зору, котра майже повністю виправдала фреони. Її суть у тому, що не одні лише аерозолі та холодильники руйнують озоновий шар. Думку про те, що позбавлення від фреонів не виправить ситуацію, підкріплював факт, що озонові діри не перестали з’являтися після підписання протоколу та зменшення виробництва цих шкідливих речовин. Тож дедалі більше вчених почали погоджуватися з тезою, що озонові діри – це справа не тільки людських рук, а й природне явище, характерне для певних місць на землі.2 Хлорний цикл відповідальний тільки за 15-25% втрат озону в стратосфері, і він зовсім не впливає на утворення озонових дір у полярному колі.

     

    Тепер ми розуміємо, що озонові діри були, є та будуть. Це природне явище, властиве атмосфері Землі над посушливими регіонами, наприклад, над пустелями. Воно пов’язане з випаровуванням водяної пари з поверхні і з вітрами. Найбільша озонова діра зафіксована над центральною Австралією,3 якраз над пустелею, де зовсім немає людей і тим паче холодильників з кондиціонерами.

    Міф №2 Больцманівська висота, або важкі фреони

     

    Деякі вчені та підприємці у якості підтвердження безпечності фреонів наводять гіпотезу, що базується на Больцманівській висотіБольцманівська висота – висота, на якій концентрація молекул падає в е (~2.72) разів.. Згідно з нею, фреони занадто важкі для того, щоб досягти стратосфери. Адже концентрація елементів у об’ємі залежить від тиску: що далі від землі, то менший тиск. І справді, якщо порівнювати з азотом і киснем, що становлять основну частину повітря, молекулярна маса фреонів значно вища. Але це зовсім не значить, що вони не можуть піднятися вище за азот і кисень в атмосфері.

     

    Річ у тім, що атмосферні гази не стратифікуютьсяСтратифікація – розділення газів у атмосфері на шари з різною щільністю молекул. і не сортуються за вагою, а перемішуються повністю внаслідок вертикального масоперенесення, конвекціїКонвекція – вид теплообміну (теплопередачі), під час якого внутрішня енергія передається струменями, потоками. та турбулентностіТурбулентність – явище, коли при збільшенні швидкості течії з’являються нелінійні хвилі (з високою амплітудою та незвичними ефектами).. Це наче взяти ємність, у якій є суспензія з різними видами рідин, і постійно її струшувати й перемішувати. У такій динамічній системі досягти осаду з важких частинок і підйому легких неможливо: завжди буде змішаний склад на різних висотах.

    Міф №3  Більшість руйнівних речовин мають природне, а не антропогенне походження

     

    У деяких джерелах можна прочитати, що вулкани та океани більше руйнують озоновий шар, ніж фреони та інші антропогенні галогениГалогени – хімічні елементи 17 групи таблиці Менделєєва. Реагують майже зі всіма простими речовинами. Усі галогени – дуже сильні окиснювачі, тому трапляються у природі у вигляді з’єднань..6

     

    Але галогени природного походження, іони хлору та хлористого водню, розчиняються у воді, а тому вимиваються з атмосфери, випадаючи у вигляді дощу на землю. Звісно, про жоден підйом до стратосфери йтися не може. Штучно отримані фреони значно стійкіші до довкілля і можуть існувати у десятки або навіть сотні разів довше. Фреони можуть існувати близько 50-70 років, а природні галогени – не більше ніж 1-3 роки через взаємодію з водою та іншими середовищами. 

    Міф №4 Підприємцям вигідно поширювати тезу щодо озоноруйнівного впливу фреону задля продажу дорогих холодоагентів

     

    По телевізору та в інтернеті можна знайти думку, що галас відносно руйнівної дії фреону вигідний підприємцям, для яких це можливість перейти на більш дорогі типи холодоагентів. Але подібні заяви легко спростувати, якщо звернутися до історії питання. Після того, як стало відомо про негативні наслідки фреону для озонового шару, виробники цих речовин розгорнули масштабну кампанію з дискредитації нової гіпотези.

     

    Після переходу на озонобезпечні технології замість синтезованих і дорогих хлорфторвуглеців в аерозольні балончики почали додавати пропан і бутан, що є основою побутового газу. Холодильники та морозильні камери почали працювати на ізобутані, а у якості спінювача теплоізоляції почали використовувати циклопентан. Заміною фреону стали дешевші матеріали природного походження, що не потребують синтезування.

     

    Для виробництва фреону потрібні більш технологічні підприємства, що вже побудовані. Тому і ціна фреону значно вища, ніж дешевших холодагентів. Це означає, що підприємцям не вигідно поширювати тезу про небезпеку фреонів задля переходу на дешеві речовини, адже вони втратять монополію на ринку та свої кошти. Що й казати про те, що обладнання стане непотрібним.

    ***

    Особливості клімату, випаровування води з поверхні та антропогенні забруднення атмосфери – саме це, а не робота холодильників, найбільше впливають на руйнування озонового шару. Фреони, що використовуються як холодоагенти, також досягають стратосфери та руйнують молекули озону. Але їхній внесок не такий значний, а після підписання Монреальського протоколу і зовсім зведений до мінімуму.  

    Термін «озонова діра» з точки зору геофізика є не зовсім коректним. Це явище правильніше називати сезонною варіацією озону в атмосфері. Адже «діра» у цьому разі є лише меншою локальною концентрацією, а ніяк не фізичною прогалиною в стратосфері. На жаль, багато «жовтих» ЗМІ використовують цей термін для створення нездорової сенсації навколо геофізичного явища, котре вже давно відоме.

    Сьогодні у світі більшість вчених і спеціалістів вже не сумнівається у причинах  виснаження озонового шару. У 1995 році Паулю Крутцену, Маріо Моліні та Роланду Шервуду була присвоєна Нобелівська премія з хімії, зокрема за дослідження процесу створення та руйнування озонового шару Землі.

    ТЕКСТ: В’ячеслав Катречко
    Ілюстрації: Тетяна Калюжна
    Посилання
    Статті
    Промо
    Проєкт інтелект. Воєнний сезон. Епізод 5: NFT та Україна

    Чи можна написати «Проєкт інтелект» на гривні й продати за мільйони доларів як NFT?

    Людина
    Від батька до сина: що таке генеалогія і як досліджувати свій рід

    Що таке ДНК-генеалогія і як далеко кожний з нас може просунутися у вивченні свого роду?

    Наука
    Екологічно чиста отрута: уривок з книжки «Зоологічна екскурсія супермаркетом»

    Чому краще утриматися від «дикого» промислу морепродуктів, особливо у водоймах, де цвіте вода?

    Наука
    Передумови приходу диктаторів до влади: Італія, Німеччина, РФ

    Що стало передумовами приходу диктаторів до влади на прикладі фашистської Італії, нацистської Німеччини та путінської росії? Розповідає співавтор і ведучий каналу «Історія Без Міфів» Владлен Мараєв.

    Людина
    Як кожен з нас може подякувати військовим і допомогти їм з адаптацією

    Як змінюється світосприйняття військових і що ми можемо зробити, аби висловити їм вдячність і допомогти в адаптації до мирного життя?

    Біологія
    Не тільки в історії. Який слід залишить війна в наших генах

    Як війни, голод та важкі психологічні травми залишають слід у геномі людини й чи можемо ми на це якось повпливати?