Мили озоновой сетки¶
Мили озоновой сетки (озон-мили, ozone miles) — условная единица измерения длины, используемая в атмосферной физике и озоновой мониторинге для количественной оценки распределения озона в вертикальном столбе атмосферы. Одна миля озона соответствует толщине слоя озона, который при нормальных условиях давления и температуры образовал бы слой чистого озона толщиной в одну морскую милю (1852 метра) при полном поглощении всего озона из столба атмосферы над данной точкой.
¶Историческая справка
Понятие «миль озона» появилось в англоязычной научной литературе в середине XX века, когда развёртывались первые программы мониторинга стратосферного озона. В США в 1950-х годах сеть Dobson-спектрофотометров начала давать регулярные измерения общего содержания озона, выражавшегося в дебит-юнитах (Dobson Units, DU). Для научно-популярного объяснения и сравнения с привычными величинами физики предложили пересчитывать DU в «мили озона»: 1 DU соответствует слою озона толщиной 0,01 мм при нормальных условиях, поэтому весь озоновый столб (типично ~300 DU) в пересчёте на чистый озон даёт величину порядка 0,03 мили. В русскоязычной литературе термин используется редко, чаще применяется дебит-юнит.
¶Физический смысл
Озон в атмосфере присутствует в виде разреженного газа: в стратосфере его парциальное давление составляет лишь доли миллионных долей общего давления. Если бы весь озон, содержащийся в вертикальном столбе атмосферы над точкой земной поверхности, собрать и сжать при стандартных условиях (0 °C, 1013,25 гПа), получился бы очень тонкий слой. Соотношение:
- 1 DU = 0,01 мм слоя чистого озона;
- 1 миля озона = 1852 мм = 1 852 000 DU.
Типичное содержание озона в атмосфере (250–450 DU) составляет около 0,025–0,045 мили озона, что иллюстрирует чрезвычайную разреженность озонового слоя. Именно поэтому озоновый слой, несмотря на его критическую важность для защиты биосферы от ультрафиолетового излучения, практически не ощущается как отдельная «прослойка» в атмосфере.
¶Единицы измерения озонового слоя
| Единица | Определение | Типичные значения |
|---|---|---|
| Дебит-юнит (DU) | 1 DU = 0,01 мм слоя чистого озона при НУ | 250–450 DU |
| Мили озона | 1 миля = 1 852 000 DU | 0,025–0,045 мили |
| Милли-атм-см | Толщина слоя при давлении 1 атм | 1 DU ≈ 1 мАтм·см |
Наиболее распространённой единицей в научных публикациях и мониторинговых программах остаётся дебит-юнит, названный в честь Гордона Добсона, разработавшего в 1920-х годах первый спектрофотометр для измерения озона.
¶Применение
Пересчёт в мили озона применяется преимущественно в научно-популярных материалах и учебных пособиях для наглядной демонстрации того, насколько тонок озоновый слой. В частности, при обсуждении «озоновой дыры» над Антарктидой, где общее содержание озона опускается ниже 220 DU, пересчёт показывает, что оставшийся озон соответствует слою толщиной менее 0,022 мили.
В профессиональной атмосферной физике и спутниковом мониторинге (проекты «Томс», «Энвисат», «Аура») используются DU и молекулярные единицы (моль/м²). Российские наблюдения озонового слоя ведутся в рамках сети гидрометеорологических станций Росгидромета и на полярных станциях в Арктике и Антарктике; данные передаются в Глобальную службу озонового мониторинга Всемирной метеорологической организации.
¶Ограничения понятия
Мили озона — вспомогательная, условная единица. Она не используется в формальных протоколах Монреальского протокола (1987), регулирующего производство озоноразрушающих веществ, и не применяется в нормативных документах. Основной практический недостаток — привязка к «нормальным условиям», тогда как фактическая плотность озона в стратосфере зависит от температуры и давления, поэтому пересчёт всегда носит условный характер.
¶Интересные факты
- Вся озоновая защита Земли, если бы её собрать в чистый слой при атмосферном давлении, составила бы около 3 см — это примерно толщина обычного стекла.
- Над полюсами содержание озона в столбе достигает 400–550 DU, а в тропиках — 220–260 DU, что связано с циркуляцией Брюерса–Добсона.
- Термин «озоновая дыра» был предложен в 1985 году британскими учёными Джозефом Фарманом, Брайаном Гардинером и Джонатаном Шенкем после анализа данных станции Хэлли в Антарктиде.
¶Источники
- World Meteorological Organization. Scientific Assessment of Ozone Depletion.
- Добсон Г. Атмосферный озон. М.: Мир, 1973.
- Фёдоров К. М. Физика озонового слоя. Минск: БелГУТ.
- NASA Ozone Watch — данные спутникового мониторинга.