Вероятно всеки от нас, в своята страна или в чужбина, се е сблъсквал от време на време с една странна аномалия: на сянка температурата на въздуха е нормалната за сезона, но на слънце изведнъж тя сякаш се покачва много. Производителите на фотоволтаични модули първи разбраха, че въпреки прекратяване на производството на фреони, които бяха набедени за главна причина за изтъняването на озоновия слой и образуване на „дупката” в него над Антарктида, интензитетът на слънчевата радиация непрекъснато расте. Започна масово строителство на фотоволтаични централи. В същото време, обаче, нарасна и броят на хората с меланоми, както и се увеличи количеството на горските пожари. Всичко това би трябвало отдавна да ни наведе на мисълта, че нещо не е наред.

КАКВО СЪВРЕМЕННАТА НАУКА ЗНАЕ ЗА ОЗОНОВИЯ СЛОЙ

Всичко, което знае съвременната наука за озоновия слой на Земята е сформулирано от известния български учен Стойчо Панчев [6]: «Смята се, че общото количество озон в земната атмосфера е 3.1012kg, което представлява нищожна част от нейното тегло. Ако приведем целия озон към нормални условия, т.е. налягане 1013 mbar и температура 00С, то земното кълбо ще бъде обкръжено от син  пласт с дебелина едва 4 mm. За сравнение, ако повторим същото със сух въздух, то ще получим пласт с дебелина 8 km. Обаче тази нищожна на пръв поглед прослойка в хилядакилометровата атмосфера изпълнява ролята на радиационен щит. Тя поглъща биологически активната ултравиолетова част от слънчевата радиация”. 

Обаче  той не обяснява, защо в отличие от Н2О и СО2 озонът се концентрира единствено в стратосферата на височина 20-50 км.

Плътността на озоновия слой се измерва в единици на Добсън (DU), наречени в чест на английския учен Г.М. Добсън. Тази единица представлява приведената към нормални условия дебелина на озоновия слой, умножена по 100. 

Теория на озоновия слой, била създадена от американския учен Сидни Чапман през 1930г, и тя изглежда по следния начин: „Озонът се образува в стратосферата от кислород под въздействието на късовълновото излъчване на Слънцето“. 

Ако се замислим, обаче, цели 78 % от газовия състав на атмосферата представлява азот. Кислородът е с 20% по-тежък от азота, и той няма как  да се издигне в стратосферата. А пък озонът, който пък е почти два пъти по-тежък от азота, би трябвало веднага след образуването си да се спусне в тропоосферата. Тези факти направо обезсмислят теорията на Чапман. Обаче трябва да добавим още един факт: за извършване на фотоионизация на газовете, дължината на вълната на излъчването трябва да бъде по-малка от 100 nm [9]. А такова излъчване до стратосферата не достига, тъй като то изцяло се поглъща в йоносферата. И така стигаме до извода, че Чапман направи елементарна грешка - озонът в стратосферата не се образува. 

Това от своя страна означава, че инициативата за възстановяване на озоновия слой се провежда без да е разкрита тайната на неговия произход. 

КАК  СЕ  СЪЗДАВА  ОЗОНОВИЯ  СЛОЙ НА  ЗЕМЯТА

За да разкрия тайната на произхода на озоновия слой, аз разсъждавах по следния начин. След като в стратосферата непрекъснато се разрушават озонови молекули, то озоновият слой би трябвало непрекъснато да се попълва с нови порции озон.  Да, но на Земята има само две места, където е възможна йонизация на кислорода и образуване на озон. Това са магнитните полюси на Земята. Там заредените частици на слънчевия вятър пронизват тропосферата със скорост 300 - 500 km/s (по данни на Space Weather.com ), и   извършват ударна йонизация на атоми. 

Обаче всички знаем, че зелени растения,  произвеждащи кислород, се намират на хиляди километри от полюсите. Това означава, че трябва да има някаква сила, която непрекъснато да закарва кислород до полюсите.

Казано накратко, вследствие на дългогодишни наблюдения и анализ на събитията стигнах до извода, че озоновият слой се създава със съвместните усилия на четири участника. Това са магнитното поле на Земята, заредените частици от слънчевия вятър, кислород и вода. При липсата на  дори един от участниците, процесът незабавно спира.

Ние предполагаме, че знаем всичко за тази четворка, но за да разберем, как те действат заедно, трябва да си припомним някои съществени подробности за всеки един от тях.  

Магнитното поле на Земята

В средата на земното кълбо се намира асиметрично намагнитено метално ядро [1].. Неговите силови линии излизат от единия полюс и преди да влязат в другия  два пъти пресичат атмосферата. Тези места са много добре известни: в Северното полукълбо това е зоната на Северното сияние, а в Южното – огромната дупка в озоновия слой. 

Магнитното поле на Земята улавя заредени частици и под въздействие на силата на Лоренц ги изпраща по винтови спирали покрай силовите линии на полето към магнитните полюси. Електроните се насочват към северния, а йоните - към южния магнитен полюс.

В районите на полюсите силовите линии стават отвесни и от този момент йоните и електроните започват да се движат едни към други. В резултат на това към силата на Лоренц се добавя много по-голямата сила на Кулон и съответно нараства скоростта на движение на частиците [1].

Кислород

Този елемент притежава няколко уникални свойства. Първо, кислородът е парамагнитен, което значи, че той е способен да се привлича към магнитните полюси. Именно магнитните му свойства отличават кислорода от всички други газообразни елементи [3]. Освен това той притежава и най-нисък потенциал на йонизация [8], а йонизираните му атоми се свързват с кислородните молекули и образуват озон.

Озонът пък е още по-уникален. Той е диамагнитен. Озонът не се привлича към магнитния полюс, а се отблъсква от него. И понеже озонът е непрозрачен за магнитните силови линии, те, в стремежа си да го изблъскат вън от магнитното поле, го издигат в стратосферата [3].  

Ето вече се доближаваме до разгадаване на тайната на озоновия слой. Остана да разберем и ролята на водата. 

Тайните пътища на водата

Знае се, че растенията в процеса на фотосинтеза поглъщат вода заедно с СО2 и отделят кислород. Същевременно с това, неясно защо, заедно с кислорода от порите на листата излиза огромен, в сравнение с потребности на растението, поток на изпарила се влага.  Например, от 1 хектар житни култури за вегетационния период се отделя около 2 млн. kg. вода, а от 1 хектар зеле дори 8 млн. kg. Истински рекордьори са дърветата: един евкалипт, например, изпарява за една година 14 000 kg вода.

Този процес се нарича транспирация и все още никой не се е опитал да изясни това на пръв поглед абсурдно поведение на растенията. А причината е колкото сложна, толкова и елементарна за разгадаване. 

Само растенията, благодарение на транспирираната от тях влага, могат да издигнат произведения от тях кислород до самия край на тропосферата. И понеже разтворимостта на кислорода във водата е незначителна /0,7 – 0,8 %/,   на  растенията им се налага да изпаряват такова огромно количество вода.

При издигане във въздуха температурата на газовете пада, а парамагнитните свойства на кислорода се засилват. При това до такава степен, че в един момент той става движеща сила, която увлича водната пара с разтворения в нея кислород към магнитните полюси. За наш късмет, водата като универсален разтворител поема и други газове, образуващи се до земната повърхност. В това число са и тези, които поради голямото им специфично тегло, не биха могли да се откъснат от земята. Сред тях са фреоните, хлора, серните оксиди и СО2.

Благодарение на този процес, ние имаме възможността да дишаме сравнително чист въздух. Или поне там, където има зелени растения. 

РАЖДАНЕ НА ОЗОНОВИЯ СЛОЙ

Наближавайки магнитните полюси, потоците на водна пара с разтворените в тях газове попадат под ударите на заредените частици, движещи се с огромна скорост към полюсите на Земята.

В района на северния магнитен полюс вследствие на сблъсъци с електроните се извършва дисоциация на кислорода, йонизация на неговите атоми и образуване на озон. В този момент се извършва най-важното за създаване на озоновия слой действие. Магнитният полюс започва да отблъсква озоновите молекули от себе си. Освен това, въпреки че озонът е много по-тежък от въздуха, силовите линии на магнитното поле на Земята издигат озона нагоре. Какво се получава от това вече знаем.

Магнитното поле на Земята успява да освободи от озон пространството покрай магнитния полюс, да вдигне молекулите на озона в стратосферата и да ги изпрати на дълъг път до екватора. Водата, пристигаща към полюса заедно с кислорода, се кондензира, а топлината от кондензацията заминава в космоса през дупката в озоновия слой. Между другото, благодарение на този процес се извършва охлаждане на Земята.

Така се формира озоновия слой в северното полукълбо и малката озонова дупка в него. Общото съдържание на озон в околополюсното пространство достига 600 DU.

Картината в района на южния магнитния полюс е доста по-различна. Там ударната дисоциация на молекулите и йонизацията на кислородните атоми се извършва от йоните на слънчевия вятър. Но главната разлика се дължи на пристигащите тук протони. На тях се пада 80% от общото количество йони, а те не са нищо друго освен ядра на водородни атоми [2]. Те присъединяват електроните и се превръщат във водородни атоми. И понеже атомарният водород притежава извънредно висока химическа активност, той веднага встъпва в реакция с озона, образувайки вода. Магнитния полюс отблъсква оцелелите молекули озон, а силовите линии на полето ги издигат в стратосферата. Така се формира озоновия слой на южното полукълбо и огромната дупка около южния магнитния полюс.  

Образувалата се вода, както и водата, доведена до тук от кислорода, се кондензират. В резултат на това за една година в Антарктида се образуват до 2500 km3 лед. По-голяма част от него във вид на айсберги се връща в океана, но въпреки това ледената шапка на континента непрекъснато расте. Учените от време на време ни плашат с мрачната прогноза, че „като се стопи този лед, нивото на океана ще се вдигне с шестдесет и три метра”. Но никой от тях дори не се опитва да ни обясни, откъде идва този лед. Още повече, че нивото на Световния океан вместо непрекъснато да се понижава, през миналия век е нараснало с цели 18 см.

Топлината, освободила се при кондензацията, и тук се излъчва в космоса чрез озоновата дупка Поради това, температура на въздуха на края на тропосферата над полюса е с 200С по-висока от тази над екватора [5]. 

А каква е съдбата на другите газове доведени до тук от водната пара? В процеса на интензивно бомбардиране с високоенергийни частици те се дисоциират, встъпват в реакция с озона и се неутрализират.

Студени въздушните маси, станали значително по-тежки след освобождаване от влагата, спускат се надолу и се връщат към екватора във вид на пасати. Там те отново поемат транспирираната от растенията влага, в която е разтворен кислород,  вдигат се нагоре и отново поемат по стария път – едните са към южния, а другите към северния магнитния полюс.

 Статията на Анатолий Порва публикуваме без редакторска намеса в две части.