6.1.10.1 Озон та аерозолі

Озон — безбарвний газ із характерним запахом, що утворюється в стратосфері в результаті впливу ультрафіолетової радіації на молекулярний кисень. Двохатомна молекула O2 розщеплюється на атомарний кисень, який згодом, у свою чергу, вступає в реакцію з іншими молекулами O2. У результаті утворюється трьохатомна сполука кисню O3 — озон. Сумарний вміст озону в атмосфері невеликий. Якщо привести весь озон до нормального тиску й температури, то його тиск становитиме приблизно 3 із 760 мм. Максимум концентрації озону за об'ємом спостерігається на висотах близько 35 км, максимальна щільність — на висоті 25 км. Значення озону для нашої планети двоїсте Насамперед він визначає тепловий режим стратосфери й справляє певний вплив на тепловий режим тропосфери.

Другою особливістю озону є те, що він поглинає практично все шкідливе ультрафіолетове випромінювання і тим самим захищає біосферу від згубної дії ультрафіолетової радіації.

Коливання концентрації озону відбувалися й відбуваються під впливом природних процесів. Однак в останні роки виникла загроза антропогенного впливу на озоновий шар, що пов'язано з польотами реактивних літаків у стратосфері та озоновому шарі, викидами в атмосферу сполук, що містять хлор і фтор.

Особливу небезпеку являють молекули CFCL3 і СF2СL3, які дістали назву фреон-11 і фреон-12. Ці гази звичайно інертні і ніякої небезпеки для тропосфери не становлять. Однак проникаючи в стратосферу, ці молекули під впливом ультрафіолетової сонячної радіації вступають в активні фотохімічні реакції, утворюючи атомарний хлор. Атомарний хлор вступає в реакцію з озоном і руйнує його.

Значною мірою впливає на атмосферу природний аерозоль, який надходить в атмосферу в результаті вулканічної діяльності. Викиди вулканічного пилу через стратосферу потрапляють навіть у космос. Таким чином, аерозольний ефект є основним механізмом, и to спричинює кліматичні зміни. Підвищений вміст природного аерозолю призводить до погіршення прозорості атмосфери, отже, до зниження температури й зменшення прямої сонячної радіації. Це дає підстави вважати, що протягом періодів потепління атмосфера Землі була значно прозорішою, а кількість радіації, що надходила на поверхню, була більшою, ніж в інші періоди.

6.1.10.2 Роль вуглекислого газу

Вуглекислий газ належить до незначних щодо кількості, але важливих за значенням домішок атмосферного повітря. Його вміст становить у середньому 0,03 % загального об'єму повітря. Інтенсивність поглинання вуглекислим газом сонячної радіації як в інфрачервоній частині спектра сонячного випромінювання, так і в ультрафіолетовій дуже мала, практично, можна вважати, що СO2 прозорий для сонячних променів. Зовсім інша картина спостерігається в інфрачервоній частині спектра, тобто випромінювання довгохвильової радіації. Тут є кілька смуг поглинання СO2, з яких найбільш істотна знаходиться в інтервалі 12,9-17,1 мкм. Це поглинання істотно залежить від температури й тиску.

CO2, таким чином, зумовлює проходження сонячної ультрафіолетової радіації до поверхні планети й затримує довгохвильове випромінювання, яке йде назовні. У зв'язку із цим дія СO2 біля земної поверхні нагадує ефект парника, який пропускає короткохвильову сонячну радіацію до поверхні й затримує довгохвильове теплове випромінювання, що йде від неї. У результаті збільшення вмісту СO2 в атмосфері відбувається підвищення температури біля поверхні. Однак з висотою вплив парникового ефекту слабшає, а у верхній тропосфері й особливо в нижній стратосфері вуглекислий газ сприяє охолодженню атмосфери. Проте середня температура атмосфери зі збільшенням CO2, зростає. Основним джерелом збільшення концентрації СO2 є промислове забруднення й видобуток вапняків.