3.2. Роль озона в различных природных явлениях

В атмосфере существует распределение озона по времени, широте и высоте. В соответствии с суточными колебаниями послеобеденное содержание озона больше утреннего. Максимального значения содержание озона достигает весной, а осенью па­дает до минимума. В полярных широтах озона содержится в два раза больше, чем у экватора. Наибольшего внимания заслуживает вертикальное распределение озона. Концентрация озона проходит через максимум на высоте 25  км. Она увеличивается также на высоте 70 км. С повышением широты высота озонового слоя падает с 25 км до 13 км.

Постоянно возникающий и разрушающийся слой озона обусловливает явление, названное «озоновым дождем». Как уже отмечалось, атомарный кислород образуется на больших высо­тах благодаря коротковолновому излучению. Процесс его обра­зования распространяется вниз до 25 км высоты. На этой вы­соте атмосферное давление обеспечивает достаточное парциаль­ное давление молекулярного кислорода для начала реакции об­разования сравнительно тяжелых молекул озона (3.2).

На более низких высотах благодаря уменьшению высокочастотного облучения и сохранению длинноволнового начинается об­ратный процесс – все большее разложение озона. Образую­щиеся при этом молекулярный и атомарный кислород, будучи легче озона, поднимаются вверх. Таким образом, существует постоянный поток озона вниз, как бы «дождь» озона. Расчеты показывают [10], что такие «озоновые осадки» достигают 3∙10⁹ т в год. Можно считать, что от этого потока из стратосферы в тро­посферу зависит годовое изменение содержания озона. Так как за период с октября по апрель солнечная радиация слабее, чем с апреля по октябрь, содержание озона весной и летом заметно уменьшается. Так же можно объяснить и сезонные колебания со­держание озона в зависимости от широты. В тропосфере, в приземном слое содержится лишь 10% от общего атмосферно­го озона. Хотя в соответствии с направлением градиента кон­центрации диффузия озона направлена вниз, к земле, озон, по-видимому, в потоке разлагается, так что содержание его у поверхности Земли незначительно и колеблется в проделах 20…60 мкг на 1 см³. Повышенное содержание озона отмечает­ся на берегах морей и над лесами. Интересно также отметить, что независимо от местности ночью озона всегда меньше, чем днем.

Озон имеет многочисленные полосы поглощения, простира­ющиеся от длинноволновой инфракрасной до коротковолновой ультрафиолетовой области. Спектр поглощения озона в уль­трафиолетовой области хорошо корре­лирует со спектрами поглощения нуклеиновых кислот и белков. По своему биологическому действию солнечное излучение, до­стигающее поверхности Земли, обычно делится на более активное, с длиной волны 2800…3150 Å, называемое УФ-А, и менее активное, с длиной волны 3150…4000 Å, называемое УФ-В. Количество ультрафио­летового излучения зависит от многих физико-химических, ме­теорологических, геофизических и других условий. В частности, оно зависит от широты местности, высоты над уровнем моря, прозрачности атмосферы и т. д. Годовая доза УФ-А изменя­ется на порядок при переходе от Арктики (360 Вт∙ч/м²) к тро­пикам (3600 Вт∙ч/м²). В небольших дозах ультрафиолетовое облучение сказывается благоприятно на человеке, животных и растительность, в частности способствует выработке в организме человека, животных и птиц витамина D, регулирующего процесс кальциевого обмена. Совершенно противоположно дей­ствие повышенных доз ультрафиолета. Под их влиянием про­исходит распад важнейших частей клетки. В ней возникают ве­щества, блокирующие процессы воспроизводства ДНК и син­теза РНК. У человека высокие дозы ультрафиолетового излучения вызывают сильные ожоги и раковые заболевания. Отмечается также от­рицательное влияние повышенных доз ультрафиолета на растительный мир.

Поглощение озоном коротковолнового ультрафиолетового излучения, корреляция его с поглощением белка и нуклеиновых кислот предопределяют защитные функции озонового слоя для всего живого на Земле. В этой связи заслуживает должного внимания явление, известное под названием «парникового эффекта».