Зачем нужен озоновый слой

[мат-ламер]

sergey zhukov в сообщении #1596952 писал(а):

А на других участках спектра (скажем, в районе 280-320 нм) даже 1,5 кратное увеличение интенсивности может быть опасным, т.к. оно там изначально было сильным.

В этом рассуждении предполагается, что есть участок спектра (назовём его UV B), в котором защитное действие озона в связи с уменьшением частоты сильно ослабло настолько, что УФ доходит до поверхности Земли. И также предполагается, что оно, тем не менее, будет сильнее защитного действия других газов (например, кислорода). Но тут получается, что тогда мощность УФ в этом диапазоне будет одинакова что на поверхности Земли, что высоко в горах (ибо озон в основном в стратосфере). Однако известно, что высоко в горах сила загара сильно возрастает. Отсюда следует, что в этом диапазоне, где защитная сила озона ослабевает, эстафету у него перенимают другие газы.

[sergey zhukov]

мат-ламер
Ну да. Казалось бы, раз в диапазоне UV-B работает только озон (примем, что так), а он весь сосредоточен в некотором стратосферном слое (примем, что так), то под слоем озона интенсивность этого излучения уже не должна зависеть от высоты. Тем не менее известно, что интенсивность УФ излучения растет с подьемом в горы достаточно быстро. Есть оценки - прирост 3...4% на каждые 100 м подьема.

Если справедливо, что "Таким образом (повторим еще раз), интенсивность проходящего солнечного излучения в диапазоне длин волн 200—300 нм на разных высотах полностью определяется только распределением озона в атмосфере", а озона на высотах до нескольких километров в атмосфере практически нет, то откуда зависимость интенсивности УФ от высоты в этой области?

Во первых, в тропосфере все же содержится 10% от общего количества озона, т.е. не так уж и мало. Это, видимо, главная причина.

Во вторых, плотность всех газов, в отличии от озона, быстрее всего падает с высотой как раз около земли. Т.е. если они что-то и вкладывали в защиту от УФ, то больше всего именно в тропосфере. Выше их вклад в защиту становится совсем незначительным. Например, половина массы атмосферы приходится на первые 5 км, а масса водяного пара так и вообще вся сосредоточена в тропосфере.

В третьих, в плотной атмосфере усиливается рассеивание излучения, особенно коротковолнового. А рассеивание тоже несколько защищает нас от УФ, т.к. частично рассеянное излучение возвращается обратно в космос. Можно даже показать, что при рассеивании в среде (без поглощения) излучение почти полностью "выталкивается" обратно из среды, проникая в нее лишь на некоторую характерную глубину. В рассеивающей атмосфере мощность излучения растет с высотой.

В четвертых, около земли кроме газов много пыли, которая тоже дает вклад в рассеивание и поглощение УФ.

Сам по себе аргумент "Интенсивность УФ заметно возростает, если оставить позади безозоновую атмосферу -> поглощение безозоновой атмосферы само по себе сильное" не такой уж железный. Во первых, не такая эта атмосфера безозоновая. Во вторых, важно не то, насколько сильно безозоновая атмосфера поглощает УФ, а то, справилась бы она без стратосферного озона.

Допустим, мы выяснили, что на вершине Эвереста УФ изучение в 10 раз мощнее, чем на уровне моря. Значит ли это, что безозоновая атмосфера достаточно поглощает солнечный ультрафиолет? Конечно нет, ведь без стратосферного озона уровень УФ излучения на вершине Эвереста может вырасти в 1000 раз (для примера).

Или можно так рассуждать. Допустим, на уровне моря человек загорает за 10 часов, а на высоте 5 км - всего за один час. Это можно интерпретировать так, что удаление даже такой слабой защиты, как безозоновая атмосфера, уже ощущается человеком достаточно сильно. Что же с ним будет, если убрать озоновую защиту?

[mihaild]

мат-ламер в сообщении #1596958 писал(а):

Но тут получается, что тогда мощность УФ в этом диапазоне будет одинакова что на поверхности Земли, что высоко в горах (ибо озон в основном в стратосфере). Однако известно, что высоко в горах сила загара сильно возрастает. Отсюда следует, что в этом диапазоне, где защитная сила озона ослабевает, эстафету у него перенимают другие газы.

Не очень понимаю, как.
Пусть диапазон $i$ ослабляется озоном в $\alpha_i$ раз и другими газами в $\beta_i$ раз.
Из того, что загар в горах сильнее чем на море следует, что $\beta_i \gg 1$ для какого-то $i$.
Как из этого следует, что $\forall i: (\alpha_i \approx 1 \rightarrow \beta_i \gg 1)$ я не понимаю.

[мат-ламер]

sergey zhukov в сообщении #1597009 писал(а):

Допустим, мы выяснили, что на вершине Эвереста УФ изучение в 10 раз мощнее, чем на уровне моря. Значит ли это, что безозоновая атмосфера достаточно поглощает солнечный ультрафиолет? Конечно нет, ведь без стратосферного озона уровень УФ излучения на вершине Эвереста может вырасти в 1000 раз (для примера).

Приношу извинения. Я упустил момент, что ослабление излучения имеет мультипликативный характер, а не аддитивный. Но тут в голове я ещё имел следующий момент, про который не написал. Основной проблемный диапазон - UV-b (280-310 нм). Причём поглощение Уф-излучения озоном имеет достаточно узкий резонансный характер. Пик поглощения где-то на 255 нм. И интенсивность этого поглощения резко спадает при удалении от этого пика. Причём спад поглощения в диапазоне 280-310 нм очень крутой. Что будет при расширении озоновой дыры? А озоновая дыра, это не отсутствие озона, а всего лишь его понижение на 30-40%. При этом усиление излучения произойдёт в очень узком диапазоне. Допустим, в диапазоне 290-295 нм (тут цифры взяты с потолка, просто для примера). На большей частоте озон озон как защищал, так и будет защищать (потому что он делал это с большим запасом). А на меньшей частоте озон как не защищал, так и не будет защищать. А защищать будут как-то всё же другие газы.

Что мне кажется подозрительным, то это отсутствие внятной информации по этой проблеме. Например, рассмотрим проблемный диапазон 280-310 нм. Какой процент излучения тут задерживает озон, а какой другие газы (в зависимости от частоты)? Никакой информации нет ни в статье Чугунова, ни в статьях Мосина и Ларина. Её нет и и в Википедии (причём и в английской). Если бы тут была бы действительно реальная опасность, то количество статей с подробной информацией было бы гораздо больше. А отсутствие её даёт повод отдельным товарищам выступать с заявлениями, что вся эта проблема высосана из пальца. Я не поддерживаю никакую сторону. Просто хочу сказать, что отсутствие информации настораживает. Если была бы реальная опасность, то была бы куча популярной статей с информацией типа - содержание озона уменьшилось на n % (за такой-то промежуток времени). Из-за этого излучение УФ в таком-то диапазоне в среднем увеличилось на m %. Из-за этого количество таких-то заболеваний у населения увеличилось на k %. А этого всего нет.

-- Пт июн 09, 2023 15:56:39 --

mihaild в сообщении #1597011 писал(а):

Не очень понимаю, как.

Я немного затупил и извинился.

[sergey zhukov]

мат-ламер
Вот, кстати, да. Если всех так сильно волнует именно усиление ультрафиолетового излучения на поверхности земли, то где тогда его мониторинг? Это же, кажется, измерять гораздо проще, чем концентрацию озона в атмосфере по всем высотам. Что-то мне тоже такой информации не попадалось.

[wrest]

sergey zhukov в сообщении #1597035 писал(а):

Если всех так сильно волнует именно усиление ультрафиолетового излучения на поверхности земли, то где тогда его мониторинг?

В метео-приложениях часто бывает УФ-индекс. Берется ли он с метеостанций или рассчитывается как-то -- не знаю.