WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаФізика → Озонна діра над Арктикою. - Реферат

Озонна діра над Арктикою. - Реферат

замерзають і залишаються зв'язаними з хмарними частками і тому позбавляються можливості вступати в реакцію з хлором. У той же час хмарні частки можуть полегшувати перетворення резервуарів хлору в активний хлор. Деякі хімічні реакції, що протікають повільно в чисто газовому середовищі, можуть йти з великою швидкістю на поверхнях твердих часток. Під час полярної ночі багато хімічних реакцій практично "заморожуються". Проте можливо, що частки полярних стратосферних хмар захоплюють резервуари хлору і змушують їх змінюватися: йде свого роду підготовка дотого, щоб при перших променях сонця монооксид хлору початків швидко вивільнятися. На жаль, дотепер невідомо, з чого складаються хмарні частки і які реакції протікають на них.
Хлорфторвуглеводна гіпотеза озонної діри повинна пояснити не тільки, чому "нормальні" протидіючі реакції сповільнюються під час антарктичної весни, але і як ліквідується ця унікальна полярна аномалія. Полярною весною сонце усе ще знаходиться низько над обрієм; у результаті розпад молекул озону під впливом сонячної радіації уповільнений, а виходить, менше концентрація вільних атомів кисню, що могли б брати участь у каталітичному циклі хлору.
Присутність визначеної кількості брому (Вг) у полярних стратосферних хмарах могло б компенсувати недостачу атомарного кисню. Хімічні сполуки, що викидаються в атмосферу при розпаді природного метилброміду, а також фумигантів і деяких речовин, застосовуваних при гасінні пожеж, можуть взаємодіяти з озоном, утворити радикал монооксиду брому (Br) і кисень. У свою чергу монооксид брому може вступати в реакцію з монооксидом хлору, у результаті чого утвориться інша молекула кисню і вивільняється вільний хлор. (Остаточним результатом є перетворення озону в кисень.) Такий комбінований каталітичний цикл брому і хлору може йти без утруднень, навіть якщо вільні атоми кисню відносно рідкі в навколишньому середовищі. Бром може також бути безпосереднім винуватцем руйнування озону: він ініціює ланцюг реакцій, схожих на ті, у яких бере участь хлор, але не потребуючих вільних атомів кисню.
Хоча в картині хімічних процесів, що могли б приводити до руйнування озону в стратосфері над Антарктидою, залишається багато неясного, даних комплексних вимірів, проведених у 1986 р. у районі протоки Макмердо в Антарктиді, і попередні результати Літакового антарктичного озонного експерименту 1987 р. деякою мірою свідчать на користь хлорфторвуглеводної гіпотези. Так, наприклад, з'ясувалося, що у весняний час зміст монооксиду хлору в озонній дірі збільшено в порівнянні із середніми широтами. Є і свідчення того, що концентрація оксидів азоту в дірі сильно знижена в порівнянні із середніми широтами.
Результати вимірів підтверджують також припущення про те, що резервуари хлору (нітрат хлору і хлористоводнева кислота) змінюються під впливом хмар. На початку антарктичної весни (коли діра утвориться) вміст обох резервуарів у газоподібній формі невеликий, а потім він підвищується. З цього випливає, що велика кількість газів запасається в такій формі (наприклад, осідає на хмарних частках), що знайти їхній неможливо. Чи грає важливу роль у всьому цьому також бром, як припускає теорія, неясно. Попередні результати вказують, що в стратосфері над Антарктидою його концентрація може бути і не особливо великою.
Дані, що свідчать на користь хімічної гіпотези озонної діри, не виключають можливості, що істотними можуть бути природні процеси, зв'язані з динамікою атмосфери. Динамічні процеси не руйнують озонний шар, вони лише перерозподіляють озон.
Можливість участі динамічних процесів у руйнуванні озону випливає з того факту, що атмосфера не статична. Оскільки повітря в атмосфері знаходиться в постійному русі, змінюється не тільки положення шару озону і його "потужність", але і розподіл і концентрація хімічних речовин, що впливають на нього. Якби на вміст озону (яке завжди флуктуїрує деякою мірою) впливала тільки сонячна радіація, можна було б очікувати, що більше всього озону виявиться в місцях, підданих найбільшому опроміненню, тобто на дуже великих висотах і на дуже низьких широтах. Насправді максимум у розподілі озону припадає не на верхню границю стратосфери, а на її середину, і не на район екватора, де концентрація озону досягає лише 260 добсонів, а на полярні області.
Такий розподіл озону виникає через те, що в цілому стратосферне повітря, що несе "свіжий" озон, тече від тропіків до полюсів, причому з більших висот на менші. У Північній півкулі стратосферне повітря проникає до самого полюса, де середній вміст озону пізньою зимою чи провесною досягає 450 добсонів. У Південній півкулі протягом більшої частини року повітря не поширюється південніше 60° п. ш. (тут пікова концентрація озону складає 380 добсонів): у силу особливих метеорологічних умов, зокрема через полярний вихор, багате озоном повітря не може просунутися далеко на південь аж до кінця весни.
Почасти через особливості циркуляції кількість озону в атмосфері над Антарктидою залишалася в минулі роки практично постійною (на рівні 300 добсонів) протягом майже всієї зими і весни. Наприкінці весни, коли полярний вихор зникав, відкриваючи шлях повітря з низьких широт, вміст озону починав швидко зростати майже до 400 добсонів. В останні роки концентрація озону залишається майже постійною протягом зими, але навесні швидко падає до 200 добсонів.
Динамічна гіпотеза весняного зменшення озону, що висувалася раніше, ґрунтувалася на припущенні, що аерозоль (зважені в повітрі частки), що утворились в результаті виверження в 1982 р. вулкану Ель-Чічон у Мексиці, поглинає сонячну радіацію, а це повинно приводити до нагрівання стратосфери і "фонтануванню" багатого озоном повітря нагору й у сторони із шару, розташованого над Антарктикою. В даний час значна частина вулканічного пилу осіла, тому вміст озону повинен був би почати відновлюватися. Відповідно до іншої гіпотези, підйом повітря відбувається через те, що рух багатого озоном повітря в напрямку до Південного полюса з більш теплих районів слабшає, а замість нього виникає зворотний рух повітря, що захоплює багате озоном полярне повітря з нижньої стратосфери нагору й у напрямку до екватора. Йому на зміну повинен надходити збіднене озоном повітря з нижче лежачої тропосфери.
Свідчення в підтримку динамічної гіпотези можна було б знайти в розподілі температури. Якщо навесні повітря не могло досягти полярних областей, то там повинно було б відбуватися зниження температури і зменшення вмісту озону. Ніяких значних змін температури в стратосфері над Антарктикою в серпні чи вересні, коли формується діра, замічено не було, однак дослідники знайшли, що в жовтні середня температура падає. Останнє може відбивати затримку у весняному припливі теплого повітря в цю
Loading...

 
 

Цікаве