Образование озона из кислорода

На высотах 50−80 км количество озона и атмосферного кислорода зависит от солнечного излучения, поэтому изменяется в течение суток.

Ниже этой области его содержание колеблется в пределах пару процентов. Очевидно, это связано с переменой температуры и его влиянием на скорость химических реакций.

Образование озона из кислорода является главным, но не единственным. Озон появляется и исчезает также в химических реакциях, в которых участвуют другие составляющие атмосферы.

Количественный анализ кислородного механизма рождения и исчезновения озона показал, что только около 20% озона исчезает в его реакциях с атмосферным кислородом и лишь 1% его уносится вниз из области образования.

Оказалось, что эффективность распада молекул озона при их взаимодействии с атомарным кислородом может возрасти во много раз, если реакция проходит в присутствии катализаторов.

Было вычислено, что в атмосфере на тех высотах, где происходит реакция распада, действительно имеются катализаторы, способные ускорить исчезновение как озона, так и атомарного кислорода. Обе эти разновидности кислорода называют нечетным кислородом (в них содержится нечетное количество атомов кислорода).

Такими катализаторами могут быть вещества, содержащие нечетный водород, азот и бром. Все они являются малыми составляющими атмосферы с их относительной концентрацией по объему.

Указанные катализаторы находятся в атмосфере в виде пара или газа, а также входят в состав аэрозолей. Они могут существовать также в виде положительных и отрицательных ионов.

Эффективность катализатора (в смысле преобразования озона и атомного кислорода) зависит от его количества в атмосфере, скорости взаимодействия с озоном и атмосферным кислородом (нечетным кислородом), а также от того, как долго он может участвовать в цикле реакций.

В конце концов, катализатор может превратиться в вещество, уже не способное больше поддерживать исчезновение озона, и каталитический цикл прекращается. Правда, катализатор может быть унесен в процессе диффузии или циркуляции.

Тогда наблюдается не химический, а физический обрыв цепи реакций каталитического цикла. Поэтому понять свойства атмосферы на этих высотах можно только с учетом всех циклов движений атмосферного газа, его динамики.