Что такое озоновый слой и какова его роль на планете?

Озон — газ, состоящий из кислорода (одна молекула содержит три атома), наполняет атмосферу, создавая защитный слой для биосферы планеты. Значение озонового слоя для Земли и всего живого велико. Об этом учат в школах, рассказывают в детских садах, написано много книг, сняты документальные фильмы.

Функции озонового слоя

На высоте 20-30 километров от поверхности Земли «живой» газ создаёт уникальную защиту. Озон необходим для жизни на Земле, поскольку поддерживает температурный режим на планете и выполняет роль фильтра в атмосфере.

Планета регулярно подвергается воздействию ультрафиолетовых лучей солнца, космического излучения. Если внешнее влияние полностью будет достигать поверхности Земли, это негативно скажется на живых организмах. «Защитное поле» становится частичной преградой для вредных факторов, влияющих на планету извне.

Озоновый слой справляется с внешней и внутренней угрозой. Регулярно предприятиями и транспортом выбрасывается множество газов в атмосферу (в том числе углекислый). Трёхатомный кислород нейтрализует опасные вещества, очищая воздух. Помимо нейтрализации, вредных примесей, озоновый слой удерживает кислород внутри атмосферы, не позволяя ему в больших количествах «вылетать» в открытый космос.

Нейтрализация углекислого газа

Причиной парникового эффекта становятся газы. На Земле ответственным за это явление считается углекислый газ, источниками которого являются природные (жизнедеятельность биосферы, извержения вулканов, пожары вследствие засухи, гниение биомассы) и антропогенные (сжигание биомассы, горение пород или топлива, промышленное производство, изготовление цемента) факторы.

Если исключить неестественное образование газа, то растения поглощают большую часть двуокиси углерода. При чрезмерном образовании вещества из-за техногенного влияния, остаток попадает в атмосферу. Молекулы озона разрушают органические соединения, в том числе углерод и его производные, нейтрализуя излишки опасного газа.

Роль озонового слоя при взаимодействии с углекислым газом — восстановление баланса веществ, наполняющих атмосферу. Состав воздуха меняется в зависимости от климатических, погодных и антропогенных условий. Реакции проходят постоянно в разных участках «щита».

Удержание кислорода

Значение озонового слоя для биосферы выражено также удерживанием нужного уровня кислорода. Озон образуется под воздействием ультрафиолетовых лучей, но содержимое защитного барьера динамично, поскольку:

озон тяжелее воздуха, после реакции спускается ниже;
ветер перемещает газ в разных направлениях;
интенсивность УФ-излучения переменчива.

Для озонового слоя, имеющего небольшой объём О3, нормально постоянно менять количество содержащегося внутри газа. Озон, «покидающий» защитный барьер, замещается кислородом. После поглощения и химических реакций О2 становится О3. Озоновый слой предохраняет атмосферу от критического снижения уровня кислорода.

Отражение космического и частично ультрафиолетового излучения

Озоновый слой атмосферы предохраняет всё живое на Земле от действия космической радиации, излишка опасных солнечных лучей. В малой концентрации длинные волны ультрафиолета полезны для людей, животных и растений. Естественный фильтр планеты защищает человека и другие организмы от электромагнитного излучения солнца разной длины (больше 90%). Но губительны для всего живого именно короткие волны. Они вызывают:

ожоги кожи разной степени тяжести;
мутации;
новообразования (злокачественные, доброкачественные);
ожог роговицы глаза;
высыхание слизистых, тканей;
снижение защитных сил организма;
при больших дозах и частом воздействии — летальный исход.

Озоновый слой выполняет роль преграды для ближнего ультрафиолета, обеспечивая безопасность для живых организмов. Это обусловлено тем, что защитный барьер планеты Земля обладает экранирующими свойствами, отражает УФ-излучение.

Ещё один опасный для жизни на планете внешний фактор — космическое излучение, которое также «фильтруется» озоновым слоем.

Значение озонового слоя, как терморегулятора атмосферы

Роль газового барьера на планете не только в экранировании и поглощении опасного излучения (космического, ультрафиолетового), но и поддержании температурного режима Земли.

Озоновый слой частично пропускает тепло в открытый космос, не давая «утекать» массово. Озон задерживает двадцать процентов тепловой энергии Земли. Это требуется, чтобы внутри биосферы сохранялась требуемая для живых организмов температура.

Если барьер будет абсолютно непроницаем, то возникнет парниковый эффект. При потери большего количества тепла, атмосфера недостаточно прогреется, что приведёт к гибели растений и животных. Частично могут сохраниться организмы, живущие на дне Мирового океана или внутри глубокого грунта.

Значение озонового слоя для человека и других организмов

Газ озон необходимая и опасная составляющая атмосферы. В нижних слоях атмосферы чрезмерное количество этого вещества опасно для живых организмов, поскольку озон токсичен. У людей О3 вызывает патологии:

усиление аллергической реакции;
повреждение слизистых оболочек;
нарушение работы органов дыхания;
повышение риска атеросклероза;
в больших дозах ведёт к бесплодию.

Но на высоте 20 км 3 миллиметровый барьер О3 становится жизненно необходимым, поскольку роль озонового слоя в атмосфере велика:

Защита всего живого от опасных коротких ультрафиолетовых лучей.
Отражение космической радиации.
Терморегулирование внутри биосферы.

Главное значение озонового слоя для Земли состоит в том, что он не только экранирует внешнее воздействие, но и удерживает баланс газов и температур внутри атмосферы. Снижение концентрации О3 на десятую часть приводит к:

уменьшению урожая сельскохозяйственных растений;
сокращению популяций животных;
изменению внутри наземных экосистем;
развитию нетипичных патологий у животных, людей;
обострению хронических заболеваний;
мутациям живых организмов на генетическом уровне.

Монреальский протокол

Озоновый слой и проблемы его сохранения изучаются учёными и руководителями государств со второй половины двадцатого столетия. Научно-исследовательские институты разных стран, международные экспедиции, объединения учёных работают над определением факторов, влияющих на толщину и формирование защитного барьера. Значение озонового слоя Земли велико, поэтому на государственных и международном уровнях создаются мониторинговые комиссии, утверждаются законы, пишутся программы, призванные защитить экранирующий щит планеты.

Один из агрессивных факторов воздействия на озон — фреон. Газ постепенно разрушает естественную защиту Земли, истончая её. Поэтому в 1989 году странами-членами Организации Объединённых Наций подписан «Монреальский протокол». Документ содержит договорённость о прекращении производства фреона и иных газов, разрушающих озоновый слой. Согласно протоколу процесс остановки проходит постепенно. Прогнозируемая дата восстановления озонового барьера, по мнению учёных — 2050 год при условии соблюдения достигнутых договорённостей.

Неоспоримое, подтверждённое значение озонового слоя в том, что он поглощает опасную для всего живого космическую радиацию и ультрафиолетовое коротковолновое излучение. Природный О3 на высоте двадцати километров от поверхности Земли защищает людей и другие живые организмы от внешних факторов, обеспечивая баланс температур, полезных и вредных газов в атмосфере.