CC BY
24Алексей Алексеевич Михайлов,
кандидат физико-математических наук, Институт космофизических исследований и аэрономии (ИКФИА) ЯНЦ СО РАН
Петр Петрович Аммосов,
кандидат физико-математических наук, ИКФИА ЯНЦ СО РАН
т
ч?
а а
Галина Алексеевна Гаврильева,
научный сотрудник ИКФИА ЯНЦ СО РАН
Николай Николаевич Ефремов,
инженер-электроник ИКФИА ЯНЦ СО РАН
Семен Викторович Николашкин,
кандидат физико-математических наук, ИКФИА ЯНЦ СО РАН
шёгояше ©з©и©юг© ет©^
пщ ^»тмей
А. А. Михайлов, П. П. Аммосов, Г. А. Гаврильева, Н. Н. Ефремов, С. В. Николашкин
В полярной области Земли наблюдается наибольшее среднее содержание озона п(03) в столбе атмосферы единичного сечения и сезонные контрасты в течение года, что очень характерно для Якутии, расположенной на 55-72°с. ш. Измерения количества п(03) над Якутией проводятся Центральной Аэрологической Обсерваторией (ЦАО, г. Долгопрудный, Московская область) совместно с Якутским территориальным управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (ЯТУГМОС). Наземные измерения определяют содержание озона в отдельных слоях атмосферы: тропосфере, стратосфере. В результате многолетних наблюдений [1] построен средний годовой ход количества озона над Якутском (рис.1). В 1990-е годы процесс накопления озона над Якутией в весенние
месяцы по неизвестным причинам прекратился, и годовое количество п(03) было ниже нормы.
Ученые ЦАО отмечают: «Ни на одной обитаемой территории Земли озоновые дыры не появляются так часто и не достигают такой величины, как в Якутии. В 1997 г., когда общее содержание озона во всем Северном полушарии близко к обычной норме, дефицит общего содержания озона над Якутией в январе сего года составил от 10 до 16% от обычной нормы» [2, стр. 10].
На рис. 1 показано изменение количества озона над Якутском в течение 2002 г. (данные Международного центра по озону и ультрафиолету) для 10,20 и 30 чисел каждого месяца, приведенные к одному дню [3]. В целом содержание озона в 2002 г. было близко к норме, но 20 февраля и 30 августа наблюдался его дефицит (рис. 1, см. 6), составляющий более 2 ст от нормального. Дефицит (или дыра) в озоновом слое 20 февраля был обусловлен глобальным изменением количества
Рис. 1. Количество озона над г. Якутском, пересчитанное на одни сутки: 1 - усредненная кривая за 1974-1984 гг.; 2 - величина отклонения п(03) на + 2 су(с>- стандартное отклонение от среднего содержания озона); 3 - количество озона в 1992 г.; 4 - то же, в 1993 г.; 5 - то же, в 1994 г.; 6 - то же, в 2002 г. (для наглядности точки соединены линией).
озона над всем Северным полушарием. Над г. Якутском его содержание составляло 367 единиц Добсона (ед. Д.). Наблюдаемая дыра размером -1000x1000 км в озоновом слое над Якутском 30 августа 2002 г. «пришла» из Арктики. Образовавшись над Восточно-Сибирским морем в самом конце июля, озоновая дыра постепенно перемещалась к югу в сторону Якутии. Скорость ее перемещения в среднем составляла 100 км в день. В летнее время, когда количество озона достигает минимума, появление дыры может понизить его уровень до опасной величины. 30 августа 2002 г. количество озона над Якутском составляло 260 ед. Д., а интенсивность ультрафиолетового излучения увеличилась примерно в 100 раз по сравнению с нормальной.
На рис. 2 показана дыра в озоновом слое над Якутией 8-10 марта 1997 г. с характерными размерами 1000x1000 км [1]. Отклонение содержания озона от среднего значения достигала 35%. Отметим, что подобные озоновые дыры являлись обычным явлением в Якутии в 1990-х годах.
Рис. 2. Карта отклонений количества озона в атмосфере над Якутией 8-10 марта 1997 г. (в процентах от среднего содержания).
Почему над Якутией так часто возникают дыры в озоновом слое? Причинами, разрушающими озон в Якутии, являются водородсодержащие вещества, выделяющиеся из рифтовых разломов в земной коре, при добыче алмазов, нефти, газа, а также вещества с соединениями хлора, сопровождающие падение вторых ступеней ракет. Было установлено, что одна молекула хлора способна разрушить до ста тысяч молекул озона.
Американский многоразовый корабль «Шаттл» при подъеме на высоту 50 км выбрасывает в атмосферу до 200 тонн атомов хлора и его соединений, тоже вредно действующих на озон [4]. На этих высотах «Шаттл» выбрасывает также еще и 7 тонн оксидов азота и 180 тонн аэрозолей (в основном - окислов алюминия). При одном запуске «Шаттл» способен уничтожить 106 тонн озона, или 0,3% от общего его содержания в земной атмосфере [4]. Следовательно, примерно 300 запусков корабля «Шаттл» могут разрушить весь озоновый слой в атмосфере Земли.
Твердотопливные ракеты, которые стоят на вооружении во многих странах, содержат в составе топлива перхлорат аммония. При его сгорании выделя-
ются вещества, содержащие хлор. Американские твердотопливные ракеты-носители «Скаут» и «Дельта» при поднятии одной тонны груза в космос уничтожают до 8-106 т озона [3], что в 7 раз больше, чем «Шаттл» (в пересчете на 1 т груза). К сожалению, данных по твердотопливным российским ракетам «Рокот» и «Циклон», вторые ступени которых в последнее время падают на территорию Горного улуса Якутии [5], у нас нет.
Необходимо отметить, что уничтожение озона может быть спровоцировано ударной волной, исходящей от ракеты или от падающей отработанной ступени. Законы атмосферной динамики таковы, что переноса массы воздуха через тропопаузу практически не происходит. Ударная волна от ракет может образовывать своеобразный коридор между тропосферой и стратосферой. Именно по этому коридору могут устремляться вверх разрушающие озон вещества. Так, например, при запуске американской ракеты «Атлас» в слое ионосферы было зарегистрировано образование дыры диаметром в несколько сотен километров, в которой содержание некоторых компонентов атмосферы на порядок меньше, чем в обычной атмосфере [3]. Последние сообщения [6] говорят о том, что в образовании дыр в озоновом слое в 67 случаях из 100 виноваты запуски ракет.
Вероятность возникновения больших по размеру дыр в озоновом слое от падающих ступеней ракет мала, но исключать это пока нельзя. Так, к нам поступило сообщение от уроженки пос. Бэс-Куолэ Горного улуса Л. В. Оконешниковой о том, что в этом поселке пять лет назад наблюдались массовая гибель скота и солнечные ожоги у детей. По ее словам, в это время было сообщение о падении ступени ракеты в данной местности. Она утверждает, что солнечные ожоги, полученные ее детьми, до сих пор не проходят. К сожалению, у нас нет возможности проверить достоверность этой информации, но мы сообщили об этом в органы охраны природы республики.
Если падение вторых ступеней ракет происходит в августе - октябре, когда толщина озонового слоя минимальна, это может привести к негативным последствиям для окружающей среды и населения. Несомненно, что данная проблема требует дальнейшего более глубокого исследования.
Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (грант № 03-02-96011).
Литература
1. Сообщение ЦАО и ЯТУГМОС. Препринт. -Якутск, 1997.-20 с.
2. Азямов А. С., Звягинцев А. Н., Крученицкий Г. М. Республика Саха - главная жертва озоновой катастрофы //Якутск вечерний. - Якутск, 1997, 28 февраля. -С. 10.
3. http://exp-studies.for.ec.gs.ca/cgi-bin.
4. Бурдаков В. П., Филин В. М. Не повреди - сравнительный анализ аэрокосмических разрушителей озона //Химия и жизнь. -1990.-Ns3.-C.15.
5. Тимофеева Е. Рокот космодрома услышат на Вилюе //Наше время. Якутск-2002, 6 декабря. - С. 4.
6. Лахина Н. Апокалипсис будет, но не страшный и не для всех // Московский комсомолец в Новосибирске. -2003, 6-13 августа. -С.11.
