Ученые доказали, что во время геомагнитных бурь за день может исчезнуть до 25 % озонового слоя Земли в полярной мезосфере (на высоте около 75 км).
Сегодня во всем мире обеспокоены изменениями климатических условий на планете, и многие ученые сейчас изучают состояние озонового слоя Земли. В том числе выясняют влияние природных и антропогенных факторов, действующих во всех слоях атмосферы.
Функции озонового слоя
Это часть стратосферы, которая блокирует ультрафиолетовые лучи, оказывающие пагубное влияние на все живые организмы. Самая крупная на Земле озоновая дыра расположена над Антарктидой. По состоянию на октябрь 2022 года, ее размер составил примерно 23,2 млн кв. км.
Как утверждают российские физики, разрушение озонового слоя Земли зачастую связано с высыпаниями энергичных частиц (протонов, электронов и альфа-частиц), которые проникают в атмосферу на высоту от 100 километров и ниже. Эти элементы появляются из магнитосферы — плазменной оболочки Земли. Ее физические свойства зависят от магнитного поля планеты и влияния на него потоков заряженных частиц солнечного и космического происхождения. Энергичные частицы образуют дополнительные ионные пары, которые, в свою очередь, приводят к образованию радикалов, участвующих в каталитических реакциях и разрушающих озон.
«Мы обнаружили, что во время геомагнитных возмущений (изменений магнитного поля Земли, как правило, проявляющихся при магнитосферных бурях. — Прим. ред.) в полярной атмосфере увеличивается концентрация радикалов. Это приводит к уничтожению озона на высотах мезосферы в течение суток (основная часть озонового слоя находится в стратосфере. — Прим. ред.). Максимальное обнаруженное нами разрушение составило 14–25 % на высоте около 75 километров. То есть магнитосферные бури способны повредить до четверти имеющегося озона на этой поверхности», — объясняет руководитель секции «Магнитосфера и влияние энергичных частиц на атмосферу» лаборатории исследований озонового слоя и верхней атмосферы СПбГУ Ирина Миронова.
Подробные данные о количестве частиц в атмосфере физики получили, измеряя рентгеновское излучение, вызванное высыпающимися в атмосферу энергичными электронами, при помощи аэростатов. Наблюдения проводились над городом Апатиты в Мурманской области.
В ходе исследований ученые вели расчеты скоростей ионизации атмосферы, а для оценок разрушения озонового слоя использовали математическую модель, которая учитывает перенос солнечной и инфракрасной радиации, фотохимические процессы, ионную химию и турбулентный вертикальный перенос газовых примесей. Также разработки ученых позволяют рассчитать температуру и концентрацию 43 нейтральных газов, свободных электронов и 57 ионов, участвующих более чем в 300 различных реакциях, в том числе разрушающих озон в атмосфере. Результаты работ опубликованы в научном журнале Atmosphere.
Это исследование можно использовать для более точного прогноза изменений озонового слоя и климата Земли, а также для анализа распространения радиоволн, утверждают ученые.
В начале этого года эксперты Всемирной метеорологической организации сообщили о «значительном укреплении» озонового слоя Земли. По их мнению, его восстановление может произойти в течение 43 лет. Сохранность озонового слоя удалось повысить за счет вывода из обращения почти 99% запрещённых озоноразрушающих веществ. Отметим, что в 2022 году российские предприятия на 20 % снизили общий объем веществ, которые негативно влияют на озоновый слой.
Читайте также: