41. Озоновый слой и процесс его разрушения.

Озоновый слой — часть стратосферы на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25 - 30 км, в умеренных 20 - 25, в полярных 15-20), в котором под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца кислород (О₂) ионизируется, приобретая третий атом кислорода, и получается озон (О₃). Относительно высокая концентрация озона (около 8 мл/м³) поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и защищает всё живущее на суше от губительного излучения. Более того, если бы не озоновый слой, то жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов и высокоразвитые формы жизни типа млекопитающих, включая человека, не возникли бы. Наибольшая плотность озона встречается на высоте около 20-25 км, наибольшая часть в общем объёме — на высоте 40 км. Если бы можно было извлечь весь озон, находящийся в атмосфере, и сжать под нормальным давлением, то в результате вышел бы слой, покрывающий поверхность Земли толщиной всего 3 мм. Для сравнения, вся сжатая под нормальным давлением атмосфера составляла бы слой в 8 км.

Разрушение озонового слоя – это разделение молекул озона, которое вызывают встречаемые в стратосфере вещества, разрушающие озоновый слой (OSNV), возникающие в результате природных процессов (например, извержения вулканов) или эмитированные (высвобожденные) в результате деятельности человека, и содержащие хлор (Cl) или бром (Br); а также метан или оксид азота (I) – (N₂O).

Самые существенные этапы разрушения озонового слоя:

1. Эмиссии (в результате деятельности человека, а также в результате природных процессов на Земле эмитируются (высвобождаются) газы, содержащие галогены (бром и хлор), т.е. вещества, разрушающие озоновый слой).

2. Аккумулирование (эмитированные газы, содержащие галогены, аккумулируются (накапливаются) в нижних атмосферных слоях, и под воздействием ветра, а также потоков воздуха перемещаются в регионы, которые не находятся в прямой близости с источниками такой эмиссии газов).

3. Перемещение (аккумулированные газы, содержащие галогены, с помощью потоков воздуха перемещаются в стратосферу).

4. Преобразование (бóльшая часть газов, содержащих галогены, под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере преобразуется в легко реагирующие галогенные газы, в результате чего в полярных регионах Земного шара разрушение озонового слоя происходит сравнительно активнее).

5. Химические реакции (легко реагирующие галогенные газы вызывают разрушение озона стратосферы; фактор, способствующий реакциям – полярные стратосферные облака).

6. Удаление (под воздействием воздушных потоков легко реагирующие галогенные газы возвращаются в тропосферу, где из-за присутствующей в облаках влажности и дождей разделяются, и таким образом из атмосферы полностью удаляются).

42.Круговорот веществ и энергии в природе

Одной из основных характеристик географической оболочки яв­ляется трансформация веществ и энергии. Только в ней могут од­новременно существовать и взаимопроникать вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии. Компоненты географической оболочки никогда, даже на мгновение, не могут находиться в за­стывшем состоянии и без изменений и в них поглощается, преобра­зовывается, накапливается лучистая энергия Солнца и взаимодей­ствуют разнообразные процессы. Компоненты геосфер находятся в непрерывном движении, в непрерывной связи и взаимодействии.  Такое состояние обеспечивается постоянным обменом веществ и потоков энергии. Связи между компонентами, процессами и явле­ниями в географической оболочке многогранны и неограниченны. Например, есть тесная связь между сушей и поверхностью океа­нов, атмосферным воздухом и поверхностными водами, раститель­ным и животным миром, солнечной радиацией, поступающей на земную поверхность, и географическими зонами каждую секунду с поверхности Земли 18 млн. т воды поднимается в воздух в виде пара. Парообразная вода переносится воздушными течениями на десятки, сотни и тысячи км, выпадает в виде дождя на поверх­ность континентов и океанов. Чтобы 1 г воды превратить в пар, требуется 539 калорий энергии. А когда этот пар превращается опять в капельно-жидкую воду, столько же энергии выделяется в атмосферу. Дождевая вода разрушает горные породы. Разрушен­ные, измельченные горные породы, превращаясь в почву, создают условия для произрастания растительности Выпавшие на поверх­ность Земли атмосферные осадки формируют сток; он, стекая по земной поверхности, смывает растворимые соли, мельчайшие час­тицы почвы, и все это вместе с водой выносится в океаны и моря. Такой непрерывно протекающий естественный процесс продолжа­ется из глубин геологической истории Земли до наших дней и будет продолжаться. Круговороты в природе процесс единый, но по месту проявления, продолжительности, охвату компонентов при­роды и другим характеристикам делятся на определенные ряды. Геологический круговорот или круговорот горных пород - одно из звеньев общего природного, общепланетного круговорота. Этот круговорот при внимательном рассмотрении самый сложный и са­мый грандиозный. Магма из глубин Земли с большой силой прони­кает в земную кору, и здесь из магмы образуются группы кристал­лических пород. Под влиянием внешних сил эти горные породы выветриваются, разрушаются. Рыхлые, разрушенные горные поро­ды сносятся; пониженные поверхности, впадины Земли, океани­ческое дно создают осадочные горные породы. Осадочные породы, постепенно уплотняясь, погружаются еще глубже и доходят до слоя высоких температур и больших давлений. В результате чего осадочные породы метаморфизируются, проникая до верхней ман­тии, и опять превращаются в магму. Это упрощенная схема круго­ворота горных пород. Полный цикл круговорота горных пород очень продолжителен, длится он сотни миллионов лет, поэтому для на­блюдения за полным его циклом недостаточна даже вся история человечества. Атмосферная циркуляция также одно из звеньев общего пла­нетного круговорота основными причинами атмосферной цирку­ляции являются разность температур между экваториальной и по­лярными областями и меридиональное перемещение воздушных масс. Такое перемещение воздушных масс называется "тепловой маши­ной" первого разряда. "Тепловой машиной" второго разряда назы­вается теплообмен между материками и океанами, осуществляе­мый воздушными потоками? Мощность "тепловой машины" второ­го разряда несколько слабее, ее направление меняется в течение года- Механизмы "нагревателя" и "охладителя" зависят от бари­ческого рельефа (циклон и антициклон), то есть от формирования центров высокого и низкого давления. Взаимодействуя, они по­рождают воздушные потоки. Воздушные массы, перемещаясь из одного района земной поверхности в другой, создают систему цир­куляционных областей. Атмосферная циркуляция обеспечивает перемещение влаги, мелкодисперсных пылеватых частиц, подня­тых в воздух, и химических элементов, оказавшихся в атмосфере. Атмосферная циркуляция - активное звено общего круговорота в природе. Круговорот воды - очень важное звено в круговороте природы. Благодаря этому круговороту совершаются многие процессы и яв­ления на поверхности Земли, в том числе жизнеобеспечение жи­вых организмов. ЧС океанов и морей испаряется огромное количе­ство воды, перемещаясь воздушными потоками на сотни и тысячи км, она конденсируется и выпадаетв виде дождя, снега и т.д. Если , осадки выпали обратно на поверхность океанов и морей, значит, завершился малый круговорот водыЛКруг замкнулся в одном из звеньев общего круговорота воды./Если атмосферные осадки выпа­ли на поверхность суши, то за счет них образуются реки, озера, ледники, подземные воды, болота и т.д. Талые воды ледников, снега, подземные воды, а также выпадающие дождевые воды образуют реки. Те, в свою очередь, впадают в моря и океаны. Замкнул­ся следующий круг, который называется большим круговоротом воды большого круговорота воды очень сложен и делится на ряд звеньев. Например, влагооборот внутри материков, биологи­ческие и атмосферные звенья круговорота воды, составляющие еди­ную систему. Объем воды, ежегодно участвующий в круговороте, 577 км3. В процессе круговорота атмосферная влага в год обновля­ется 40 раз, речные воды - 19-20 раз. Круговорот воды в природе способствует интенсивности других круговоротов, переносит вещества с одного места на другое, в ос­новном в направлении океанов, морей; вместе с водой и другими веществами идут потоки энергии. Одним из важных звеньев общего круговорота веществ и энер­гии является циркуляция океанических вод. Основными силами, обеспечивающими циркуляцию океанических вод, являются вет­ры - результат сложнейших взаимодействий океана и атмосферы,) Дующие круглый год в одном направлении с востока на запад вдоль экватора пассатные ветры порождают морские течения. В результате происходит нагонное смещение воды у восточных побе­режий материков. Нагонные воды, не имея возможности сохра­нить прежнее направление, отклоняются к северу от экватора впра­во, по часовой стрелке, к югу - влево, против часовой стрелки. Постоянно отклоняясь в том же направлении, эти морские тече­ния создают в каждом океане (кроме Северного Ледовитого) ги­гантские круги в виде водоворотов. Таких "водоворотов" - по два в Атлантическом и Тихом океанах и один в Индийском океане. Биологический круговорот - важнейшее звено круговоротов в природе. Он включает в себя многие минеральные вещества, хими­ческие элементы, воду и обеспечивает стабильное развитие биосфе­ры и постоянное возобновление биомассы Земли. Жизнь на земной поверхности стабильно развивается на основе биогеохимических круговоротов путем создания органических веществ, накопления в них энергии, обеспечения других живых организмов растительной пищей, отмирания и разложения остатков органических веществ до минерального состояния с выделением свободной энергии.

Биологический круговорот протекает следующим образом: 1) в зеленых растениях при участии лучистой энергии Солнца происхо­дит процесс фотосинтеза; в результате биохимической реакции в листьях растений вода разлагается на составляющие: водород (Н) участвует в создании органических веществ, а кислород (О) выде­ляется в атмосферу; 2) после окончания жизненного цикла остат­ки растений и животных под действием микроорганизмов разлага­ются до простейших химических соединений - углекислого газа (С02), воды (Н20), аммиака (NH3) и др.; 3) минеральные вещества, газы и вода, образующиеся после полного разложения органичес­ких веществ, готовы к следующему циклу биологического кругово­рота - растения опять захватывают их, процесс продолжается. Иначе говоря, некоторые группы химических элементов многократно участвуют в этом процессе. Источником энергии, обеспечивающим процесс биологического круговорота, служат солнечные лучи. На­копленная в процессе фотосинтеза в органических веществах энер­гия переходит по трофической цепи в другие организмы, обеспечи­вая их жизнедеятельность. А когда организмы отмирают и разла­гаются, освобожденная энергия рассеивается в окружающей среде. Интенсивностью биологического круговорота определяются важ­ные особенности миграции, т.е. перемещения химических элемен­тов в географической оболочке, характер взаимосвязей между ат­мосферой, гидросферой и литосферой, богатство и разнообразие живых организмов и биомассы - ежегодной продукции биосферы.