Что такое озоновый слой и зачем он нужен

16 сентября отмечается Международный День охраны озонового слоя. Вопрос его сохранения сейчас является одним из самых актуальных в экологии.

Что из себя представляет озон и почему нам так важно заботиться о целостности озонового слоя, нам рассказал кандидат физико-математических наук, старший сотрудник отдела микроволновой спектроскопии Николай Зобов.

«Озоновый слой — часть стратосферы Земли, которая находится на высоте от 20 до 40 км. Именно в ней содержится больше всего озона (вещества, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода - O3). Он образуется в результате воздействия ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца на молекулярный кислород (O2).

Озоновый слой образовался в атмосфере Земли около 1,5 млрд лет назад, когда в ней вследствие фотосинтеза накопилось достаточно кислорода. Лишь после образования озонового слоя жизнь смогла «выйти» из океанов. Без этого высокоразвитые формы жизни, типа млекопитающих, не возникли бы.

Озоновый слой поглощает от 97 до 99 % солнечного излучения в области длин волн от 200 до 315 нм. Очень опасный ультрафиолет в диапазоне 100—280 нм практически полностью поглощается кислородом (< 200 нм с образованием монокислорода и далее озона) и озоном (200—280 нм) в самых верхних слоях атмосферы, выше 35 км. Диапазон 280—315 нм, вызывающий загар и рак кожи, поглощается озоном почти полностью, до поверхности Земли доходит лишь несколько процентов, причём в длинноволновой части этого диапазона. Диапазон 315—400 нм, ближайший к видимому свету (400—700 нм), почти не поглощается.

Промышленная деятельность человека приводит к попаданию в атмосферу Земли веществ, приводящих к уменьшению концентрации озона.

Отследить содержание озона в атмосфере можно с помощью спектроскопических методов. Для этого специальными приборами измеряют процент поглощения излучения в атмосфере. Озон поглощает солнечный свет не только в ультрафиолете, но и в инфракрасном (ИК), и видимом диапазонах. Однако концентрацию озона измеряют именно в ИК-диапазоне, так как такие спектрометры и проще, и точнее.

Мониторинг требует высокой точности, в частности, необходимо, чтобы интенсивности для всех ключевых диапазонов были точнее 1%. Ученые из отдела микроволновой спектроскопии ИПФ РАН разработали теоретический метод компьютерных расчетов интенсивностей линий поглощения молекулы озона, позволивший разрешить большинство проблем [1,2]. Теперь можно уверенно определять концентрацию озона в атмосфере с субпроцентной точностью».