臭氧
化學式O3,式量47.998,氧氣的一種同素異形體。有魚腥氣味的淡藍色氣體。臭氧有強氧化性,是比氧氣更強的氧化劑,可在較低溫度下發生氧化反應,如能將銀氧化成過氧化銀,將硫化鉛氧化成硫酸鉛、跟碘化鉀反應生成碘。松節油、煤氣等在臭氧中能自燃。
臭氧層
臭氧層是大氣層的平流層中臭氧濃度高的層次。60公里以上的高空,太陽紫外線強,氧分子大量離解,三體碰撞機會減少,臭氧含量極少。5公里以下低空,紫外線大大減弱,氧原子很少,難以形成臭氧。在20~25公里高度範圍內,既有足夠的氧原子,又有足夠的氧分子,最有利於三體碰撞,形成的臭氧每年約有500億噸。但是若把臭氧層的臭氧校訂到標準情況,則其厚度平均僅為3毫米左右。臭氧含量隨緯度、季節和天氣等變化而不同。
臭氧產生平衡機制
臭氧層中的臭氧主要是紫外線製造出來的。太陽光線中的紫外線分為長波和短波兩種,當大氣中(含有21?的氧氣分子受到短波紫外線照射時,氧分子會分解成原子狀態。氧原子的不穩定性極強,極易與其他物質發生反應。與氧分子(O2)反應時,就形成了臭氧(O3)。臭氧形成後,由於其比重大於氧氣,會逐漸的向臭氧層的底層降落,在降落過程中隨著溫度的變化(上升),臭氧不穩定性愈趨明顯,再受到長波紫外線的照射,再度還原為氧。臭氧層就是保持了這種氧氣與臭氧相互轉換的動態平衡。在這個不斷“分解-合成-再分解-再合成”的過程中吸收了太陽99?長短波紫外線。
臭氧層的作用
大氣臭氧層主要有三個作用。其一為隔絕有害保留有用紫外線的作用,臭氧產生分解都能夠吸收太陽光中的短波紫外線,太陽到達地球的紫外線中只有長波紫外線UV-A和少量的中波紫外線UV-B能夠輻射到地面大概佔1?這就保護了地球上的人類和動植物免遭短波紫外線的傷害。長波紫外線對於植物光合作用和動物生命活動非常重要。
其二為隔熱作用,由於臭氧層吸收了大量紫外線,就像地球的“遮陽板”以至到達地表的紫外線讓地表處在適宜生物生存的溫度。假如臭氧層消失,大量紫外線到達地表會導致海洋和陸地急速升溫。生物大量滅亡。
平流層的存在
可以說沒有臭氧層,也就沒有平流層的存在,平流層,亦稱同溫層,在中緯度地區,平流層位於離地表10公里至50公里的高度,而在極地,此層則始於離地表8公里左右。平流層是地球大氣層裡上熱下冷的一層,增溫是由於臭氧層吸收了來自太陽的紫外線,它把平流層的頂部加熱。平流層的頂部氣溫大概徘徊在270K左右,與地面氣溫差不多,而平流層底部以下是對流層,是上冷下熱的大氣圈層。
那麼如果臭氧層突然消失,地球會出現什麼變化?
1.由於沒有臭氧層吸收紫外線,天空顏色會變得黑藍髮紫。就像下圖。
2.紫外線突然增強到現在的99倍,地表白天70度,晚上-5度。
白天天空會變成一個巨大的“紫外線殺菌燈”任何防曬化妝品立刻失效,地表溫度和氣溫快速升高,一個星期之內體感氣溫會達到70攝氏度,所以白天為了防止被陽光射死或者熱死,人類只能選擇躲到城市地下系統,地鐵系統,地下停車場等,還要在出入口設定空氣降溫裝置,如果外出也要穿戴特製的隔熱降溫防曬服,按人類目前的技術能力,大概就是比宇航服薄不了多少。然而到了夜間,由於失去了大氣保溫層,夜晚溫度會降低到-5度左右。
3.暴露的人造物體開始損壞
白天各種暴露在超強紫外線轟擊下的人造物體開始損壞,建築隔熱層和公路瀝青全部融化,汽車橡膠輪胎變得像腫大而無法使用,電網在高溫下裝置故障導致全球大面積停電,工業生產停止,交通癱瘓。人類只能開始在夜間設定各種保護措施將所有的生產生活切換成夜間模式。
4.海平面上升大部分植物死亡
一個月之內地球上的大部分植物都會枯萎死亡,隨著海洋及地表溫度升高,雪山冰川全部融化,北極徹底變成無冰大洋,南極冰原融化至少30?平面上升。大部分沿海城市被淹沒。
紅色部分為海平面上升後被淹沒的部分。
4.食物短缺生物大量死亡
由於植物是食物鏈的基礎組成,紫外線殺死的植物直接導致食草動物的減少,進而影響肉食性動物,人類也出現糧食短缺問題,全球開始爆發各種騷亂和資源爭奪戰,最終整個生態和社會系統發生崩潰,包括人類在內的第六次生物大滅絕發生。
人類看似強大,其實很脆弱,我們的存亡只在3毫米之間。