Сонце і життя Землі

На Землю падає тільки 1/2000000000 сонячного випромінювання, або 2 · 1017 Вт Близько половини цієї енергії відбивається хмарами і поверхнею Землі, розсіюється і поглинається земною атмосферою, йде на нагрівання морів і океанів. Така кількість енергії можна просто так витрачати. Учені всього світу займаються проблемою накопичення та переробки сонячної енергії. Ведуться роботи по створенню сонячних електростанцій, використання сонячної енергії для опалення будинків (як, наприклад, у Голландії) і т.д. Накопичена сонячними батареями енергія використовується в електроживленні штучних супутників Землі.

Але не тільки тепло і світло одержує Земля від Сонця. Околиць Землі досягають і потоки ультрафіолетового і рентгенівського випромінювань, і гамма-промені. Тільки мала частина заряджених частинок проникає в атмосферу Землі. Але і їх енергії достатньо, щоб викликати різні явища в земній атмосфері і навіть впливати на життя на Землі.

Ультрафіолетові і рентгенівські випромінювання частково іонізують шари земної атмосфери, утворюючи на висотах 200-500 км від поверхні іоносферу. Іоносфера грає важливу роль в забезпеченні дальнього радіозв’язку, тому збільшення потоку рентгенівських і ультрафіолетових променів в результаті сонячної активності призводить до погіршення радіозв’язку.

Особливу увагу вчених озонового шару в земній атмосфері. Довгохвильове ультрафіолетове випромінювання здатне проникати до висот 30-35 км над поверхнею Землі. Тут ультрафіолетові кванти розбивають на атоми молекули кисню, в результаті чого утворюються молекули озону. Тим самим створюється непрозорий для ультрафіолету озоновий шар, що оберігає життя на Землі від згубних променів. Саме ультрафіолет викликає у людини загар і навіть опіки при дуже тривалому перебуванні на сонці. Найбільша концентрація молекул озону припадає на висоту 25-30 км. Якщо шар озону стиснути до «нормальних умов» біля поверхні Землі при тиску в одну атмосферу, то поблизу екватора його товщина була б рівною всього близько 1,5 мм, на географічній широті 60 ° – до 3 мм.

Така вона, ця «броня», що охороняє все живе на Землі. Але, як випливає з розрахунків, середнє скорочення озону на 5% призводить до збільшення ультрафіолетової радіації на 5-10%. І відразу стає очевидною вся її крихкість.

На жаль, відбувається поступове руйнування озонового шару. Якщо не враховувати процесів поглинання ним ультрафіолетового випромінювання Сонця, воно відбувається з багатьох причин. Близько 10% його знищує «непарний» водень (з’єднання Н, ОН, НО2), ще приблизно 50% вмісту озону на висоті в 20 км руйнують оксиди азоту NO та NО2, що утворюються тут з закису азоту N2O. Ця остання надходить з поверхні Землі, виділяючись після внесення в грунт азотних добрив, а також заноситься в стратосферу надзвуковими літаками.

Руйнує озон і хлор, який є, зокрема, складовим елементом фреонів – інертних газів, використовуваних в холодильних установках, в різного роду розпилювачах аерозолю, в установках кондиціонування повітря і т.д. Тривалість життя цих речовин в атмосфері Землі вимірюється 50 (для фреону-11 СFСl3) і 70 (фреон-12 СF2Cl2) роками. В даний час щорічно близько 10 мільйонів тонн випарувався фреону надходить в атмосферу. Там молекули фреону перемішуються з її основними компонентами і заносяться при цьому на висоти 20-30 км, де вступають в хімічні сполуки з молекулами озону. При наступних реакціях з молекулами кисню фреон знову відновлюється, і таким чином він поступово накопичується у верхніх шарах атмосфери.

На щастя, як у нашій країні, так і за кордоном вже вжито заходів до скорочення виробництва фреонів. Ще один «винуватець» руйнування озону – космічні промені, тобто заряджені частинки високих енергій, рухомі з галактичного простору і від Сонця, що вторгаються в земну атмосферу і відхиляються магнітним полем Землі до її полюсів. Проникаючи на висоти до 30 і навіть до 5 км, ці частинки призводять до зменшення озону на 25% і більше, причому це зниження концентрації озону (озонова діра) зберігається кілька тижнів і більше.

В останні роки проблемі вивчення озонових дір приділяється велика увага. Міжнародні зусилля, спрямовані на зменшення використання фреонів, мабуть, надали позитивний ефект на їх утримання в атмосфері.

Японські вчені припускають, що озонова діра, яка утворилася в атмосфері над Південним півкулею і турбує нас багато років, практично зникне до 2040 р За останніми даними японських дослідників, кількість озону залишиться незмінним протягом наступних 15 років, наприкінці 2030-х рр. почне раптово збільшуватися, а до 2040 р озоновий шар відновиться. Ряд геофізичних явищ (магнітні бурі, полярні сяйва і ін.) Також пов’язані з сонячною активністю. Від Сонця в міжпланетному просторі рухається спрямований потік речовини, названий сонячним вітром. Зустрічаючи на своєму шляху Землю, він сильно деформує її магнітосферу, внаслідок чого наша планета володіє довгим магнітним “хвостом”, також спрямованим від Сонця (рис. 6.8).

Крім сонячного вітру атмосферу і магнітосферу нашої планети постійно бомбардують сонячні космічні промені, в основному протони й електрони, що утворюють розріджену плазму. Зустрічаючись з магнітним полем Землі, вони по магнітним силовим лініям проникають до полюсів Землі, де сильно ионизуют атмосферу. В результаті цього виникають полярні сяйва – одне з найкрасивіших явищ природи.

Посилання на основну публікацію