Ультрафиолетовое (УФ) излучение, которое поступает от Солнца, поглощается в основном в стратосфере Земли, а точнее — в озоновом слое, который находится в её верхних слоях. Чтобы объяснить этот процесс подробно, нужно рассмотреть несколько аспектов.
1. Состав атмосферы и структура
Атмосфера Земли делится на несколько слоёв: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Ультрафиолетовое излучение в основном поглощается в стратосфере.
Тропосфера — нижний слой атмосферы, в котором происходят основные метеорологические явления (облака, дожди, ветры).
Стратосфера — слой выше тропосферы, где находится озоновый слой. Это ключевое место для поглощения ультрафиолетового излучения.
Мезосфера и термосфера — слои, через которые также проходят ультрафиолетовые лучи, но на этих уровнях поглощение уже не имеет такого значения.
2. Роль озонового слоя
Озоновый слой — это концентрация озона (O₃) в стратосфере, которая в основном сосредоточена на высотах от 15 до 35 километров. Озон играет решающую роль в поглощении УФ-излучения, прежде всего ультрафиолетового излучения типа B (UV-B) и C (UV-C), которые являются наиболее опасными для живых существ. Озоновый слой значительно снижает уровень ультрафиолетового излучения, которое достигает поверхности Земли, и тем самым защищает биосферу от разрушительных последствий.
3. Как озон поглощает УФ-излучение
Озон способен поглощать ультрафиолетовое излучение благодаря своей молекулярной структуре. Молекулы озона (O₃) имеют резонансные частоты, которые совпадают с длинами волн УФ-излучения, и поэтому они могут поглощать это излучение. Процесс поглощения состоит из следующих этапов:
UV-C (100–280 нм): Это наиболее опасное ультрафиолетовое излучение, которое полностью поглощается озоновым слоем. На высотах около 20-30 км озон почти полностью блокирует UV-C, предотвращая его попадание на Землю.
UV-B (280–315 нм): Это излучение также поглощается озоном, но не полностью. На высотах около 20-30 км озон поглощает большую часть UV-B, но некоторая его часть всё же достигает поверхности. Однако на уровне земной поверхности его количество контролируется озоновым слоем, и это является важным фактором для защиты живых существ от солнечного ультрафиолетового излучения.
UV-A (315–400 нм): Это ультрафиолетовое излучение почти не поглощается озоном и практически полностью проходит через стратосферу, достигая поверхности Земли. Однако UV-A является менее вредным для живых организмов, хотя и может приводить к долгосрочным последствиям, таким как старение кожи.
4. Поглощение УФ-лучей и здоровье человека
UV-C: Это наиболее опасное излучение, но благодаря озоновому слою оно почти не доходит до поверхности Земли.
UV-B: Хотя озон поглощает большую часть UV-B, небольшие его количества всё же достигают Земли. Это излучение может вызывать ожоги кожи, повреждения ДНК и увеличивать риск рака кожи.
UV-A: Это излучение представляет собой большую часть ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности. Оно может вызывать преждевременное старение кожи и повреждения клеток, но с меньшей интенсивностью по сравнению с UV-B.
5. Как человек влияет на озоновый слой
Человеческая деятельность, особенно использование хлорфторуглеродов (CFC), значительно ослабила озоновый слой, что привело к появлению так называемой «озоновой дыры». Это нарушило защиту от ультрафиолетового излучения, и в некоторых регионах Земли (например, в Антарктиде) наблюдаются значительные потери озона. Однако благодаря международным соглашениям, таким как Монреальский протокол (1987), уровень использования вредных веществ был сокращён, и озоновый слой начал восстанавливаться.
6. Заключение
Основной слой атмосферы, поглощающий ультрафиолетовые лучи, — это стратосфера, а ключевую роль в этом процессе играет озоновый слой. Он защищает Землю от большинства вредных ультрафиолетовых лучей, особенно UV-B и UV-C, значительно уменьшая их воздействие на живые организмы. В то же время, ультрафиолетовые лучи типа UV-A могут достигать поверхности и представляют собой менее опасное, но всё же вредное излучение.
