臭氧层到地表距离

臭氧层到地表距离
臭氧层到地表距离

臭氧层到地表距离
在距离地球表面15-25公里的高空,因受太阳紫外线照射的缘故,形成了包围在地球外围空间的臭氧层,这臭氧层正是人类赖以生存的保护伞.这就是大多数人对臭氧的全部认识.人类真正认识臭氧还是在150多年以前,由德国化学家先贝因（Schanbein）博士首次提出在水电解及火花放电中产生的臭味,同在自然界闪电后产生的气味相同,先贝因博士认为其气味类似于希腊文的OZEIN（意为“难闻”）,由此将其命名为OZONE（臭氧）.
自然界中的臭氧,大多分布在距地面20Km--50Km的大气中,我们称之为臭氧层.臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造出来的.大家知道,太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种,当大气中（含有21%）的氧气分子受到短波紫外线照射时,氧分子会分解成原子状态.氧原子的不稳定性极强,极易与其他物质发生反应.如与氢（H2）反应生成水（H2O),与碳（C）反应生成二氧化碳（C02）.同样的,与氧分子（O2）反应时,就形成了臭氧（O3）.臭氧形成后,由于其比重大于氧气,会逐渐的向臭氧层的底层降落,在降落过程中随着温度的变化（上升）,臭氧不稳定性愈趋明显,再受到长波紫外线的照射,再度还原为氧.臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡.
在这么广大的区域内到底有多少臭氧呢?估计小于大气的十万分之一.如果把大气中所有的臭氧集中在一起,仅仅有三公分薄的一层.那么,地球表面是否有臭氧存在呢?回答是肯定的.太阳的紫外线大概有近1%部分可达地面.尤其是在大气污染较轻的森林、山间、海岸周围的紫外线较多,存在比较丰富的臭氧.
此外,雷电作用也产生臭氧,分布于地球的表面.正因为如此,雷雨过后,人们感到空气的清爽,人们也愿意到郊外的森林、山间、海岸去吮吸大自然清新的空气,享受自然美景的同时,让身心来一次爽爽快的“洗浴”,这就是臭氧的功效,所以有人说,臭氧是一种干净清爽的气体.
臭氧层的作用
大气臭氧层主要有三个作用.其一为保护作用,臭氧层能够吸收太阳光中的波长300 μm以 下的紫外线,主要是一部分UV—B(波长290～300μm)和全部的UV—B(波长＜290μm＝,保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害.只有长波紫外线UV-A和少量的中波紫外线UV-B能够辐射到地面,长波紫外线对生物细胞的 伤害要比中波紫外线轻微得多.所以臭氧层犹如一件宇宙服保护地球上的生物得以生存繁衍 .其二为加热作用,臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气,由于这种作用 大气温度结构在高度50km左右有一个峰,地球上空15～50km存在着升温层.正是由于存在着 臭氧才有平流层的存在.而地球以外的星球因不存在臭氧和氧气,所以也就不存在平流层. 大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响,这一现象的起因也来自臭氧的高度分布.其三为 温室气体的作用,在对流层上部和平流层底部,即在气温很 低的这一高度,臭氧的作用同样非常重要.如果这一高度的臭氧减少,则会产生使地面气温 下降的动力.因此,臭氧的高度分布及变化是极其重要的.
臭氧是无色气体,有特殊臭味,因此而得名“臭氧”.由太阳飞出的带电粒子进入大气层,使氧分子裂变成氧原子,而部分氧原子与氧分子重新结合成臭氧分子.距地面15～50千米度高度的大气平流层,集中了地球上约90％的臭氧,这就是“臭氧层”.
地球上的一切生物离开太阳光就没有生命.太阳光是由可见光、紫外线、红外线三部分组成.进入大气层的太阳光（包括紫外线）有55％可穿过大气层照射到大地与海洋,其中40％为可见光,它是绿色植物光合作用的动力；5％是波长100～400纳米的紫外线,而紫外线又分为长波、中波、短波紫外线,长波紫外线能够杀菌.但是波长为200～315纳米的中短波紫外线对人体和生物有害.当它穿过平流层时,绝大部分被臭氧层吸收.因此,臭氧层就成为地球一道天然屏障,使地球上的生命免遭强烈的紫外线伤害.然而,近10多年来,地球上的臭氧层正在遭到破坏.
臭氧层的测量
臭氧的测量包括铅直气柱中臭氧总量的测量和臭氧浓度铅直分布的测量两种.测量方法分直接法和间接法：前者对臭氧进行采样分析；后者在臭氧层外进行测量,大都用光谱分析方法.臭氧测量结果,除采用通常的单位表示外,还用多布森单位,记为DU,它等于千分之一厘米（标准状态臭氧层厚）.
臭氧间接测量法：光谱分析法是观测穿过大气层的太阳直射光或散射光的光谱,然后计算出臭氧含量及其铅直分布.在臭氧吸收带中（见大气臭氧层）,太阳直射光或散射光穿过大气层,受到臭氧分子的吸收,并受到气体分子和气溶胶粒子的散射.波长为λ的单色太阳光,通过大气层时辐射强度的削弱服从比尔定律.测量臭氧的常用光学仪器有多布森分光光度计和M-83滤光片臭氧仪.多布森分光光度计被认为是测量臭氧的标准仪器.其他类型的仪器都必须定期用它校准.M-83滤光片臭氧仪主要在苏联和欧洲的部分国家使用.用气象卫星也可以测得全球臭氧的分布.如雨云4号卫星上用后向散射紫外光谱仪(BUV)和红外干涉光谱仪(IRIS)进行大气臭氧的观测.前者测量大气对太阳光的后向紫外散射,它接收2500～3400埃中12个波段的紫外光谱,由此反演出大气臭氧含量全球的分布；后者除了测量大气温度和湿度外,还测量大气臭氧（9.6微米波段,在此波段中接收 4个波长的辐射）.将这两种光谱仪结合起来,可以探测大气臭氧浓度随高度的分布,例如在雨云 6号卫星上,有临边辐射反演辐射仪(LRIR),它接收大气臭氧9.6微米辐射带的信息,用辐射传输方程反演,可获得臭氧的铅直分布.
臭氧直接测量法 用电化学或化学发光方法测量臭氧含量,可不受大气透明度和天气条件的限制,白天或黑夜均可进行观测.
臭氧测量方法各有优缺点,常常要用多种方法互相补充,互相比较,以求获得完整可靠的资料.