地球臭氧层未解之谜（臭氧层形成之后5.4亿年前就发生了著名的）
作者：
太空生物学·黄媂
今天我们一起来探索一下地球生死攸关的大气平流层，大概距离地面10km-50km的范围叫做“平流层”，又称，“平温层”。它在我们能看到的所有云的上方，也就是那块蓝色的地方，因为这里没有太多的上升和下沉的气流运动，空气主要以水平流动为主，非常适合飞机飞行，所以把它称之为“平流层”。
首先，平流层大概有半年的时间是东风环流，另外半年大约是西风环流，平流层的风速非常快，比地球上任何的台风和飓风的风速都要快，所以在冬季平流层有非常强烈的西风，会把全球最冷的空气禁锢在北极地区。
冬季时平流层的环流形状和夏季时的不同，夏季的很规则，而冬季经常会发生一些扭曲和变形，每当发生扭曲变形的时候，就意味着有低层的冷空气活动，因此，将平流层比喻成“极端冷空气的制造机”。
下面给大家介绍一些案例：
- 案例一：
2016年的冬天非常寒冷，因此，在网上有很多人把这个冬天称之为“霸王级寒潮”。
- 案例二：
2019年1月份的北美超级寒冷，感觉一下子就进入了冰河时代。这是因为1月份北极极涡的中心被分裂了，一直偏离到了北美的上空，所以才造成了北美的天气异常寒冷。
地球上能接受到最多的宇宙辐射就是太阳光，大家都觉得太阳光温暖、纯净、而又明亮，但实际上太阳光里包含了很多我们看不见的光线，比如紫外线，紫外线按照波长可以分为三种:
- UVA、
- UVB、
- UVC、
其中“UVC”是最危险的紫线外线。如果长期在“UVC”紫外线的照射下，是没有任何生命可以存活。
举例说明：
紫外线消毒类--“黑光灯”、
其实这种灯发出来的光线就是肉眼看不见的“UVC”，它可以用来消毒，杀菌。
图解：黑光灯
- 而在“UVB”的长期照射下，我们人类很容易中患有皮肤癌和白内障，每年因为皮肤癌而死亡和因白内障失明的人都非常的多。
- 至于“UVA”，在它的照射下，人的皮肤很容易变老、变黑、长皱纹，人类变以老首先就是从皮肤开始的。
幸运的是，我们头顶的平流层就像一把巨大的太阳伞，它无所不在的，时时刻刻在保护着我们，它就是“臭氧层”。
臭氧层位于距离地面20km-30km之间，身处在平流层范围里，它可以非常有效地（100%）隔绝最危险的“UVC”紫外线，隔绝90%的“UVB”紫外线，同时还能隔绝50%的“UVA”紫外线，所以能够到达地球表面的紫外线只是很少的一部分。对于这一部分紫外线，我们一般都可以用防晒产品来对抗它们。
“臭氧层”形成的时间大概只有6亿年，相对于地球诞生了46亿年来说它的形成时间并不算长，距今6亿年前，地球上空形成了一个浓度大概只有现在1/10的臭氧层，有了这个臭氧层之后，地球表面才变得安全起来，在臭氧层形成之前，所有的生命都生活在深海里，因为海洋表面和地球表面太危险了，紫外线毫无遮拦地照射在地球表面，当臭氧层形成之后没过多久，大概在5.4亿年前就发生了著名的“寒武纪生命大爆发”。
地球上突然涌现了各种各样的生物，因为地球表面变得安全了，所有的生命从深海到浅海，然后从浅海到了陆地，从此地球上的生命种类开始急剧增加，出现了各种各样的大型动物，比如恐龙。恐龙称霸地球的时间曾长达1.6亿年，正是在陆地变得安全之后，它才有了生命的空间。
人类在1902年发现了平流层，1913年发现了臭氧层，可惜自从发现了平流层和臭氧层，由于发明了各种各样的化学化合物，并把它们排放、输送到平流层里，经过大气环流后开始破坏臭氧层。
图解：工业废气
这些危害最大的化合物主要是“氟利昂”，这种化学元素就是空调为了制冷，往冰箱和空调里加了“氟”，老式灭火器里喷出来的那种泡沫、发胶、这些日常用品中都是含有“氟”元素的。
自从1984年在南极发现了巨大的臭氧洞之后，臭氧洞正在不断地扩大，在2018年臭氧洞的面积约为2300万平方千米，而到了2000年的时候臭氧洞的面积扩大到了约为2700万平方千米，当然这个臭氧洞并不是一个真正的“洞”，只是说它的臭氧密度值比正常的要小的很多。
2019-2020年之间， 研究人员通过高空气球来测量臭氧的含量，从而发现了臭氧空洞。北极地区出现了史无前例的臭氧层空洞，面积达到了格陵兰岛的三倍。
正常的臭氧密度应该是“300DU”（DU--多布森单位， 为了描述大气中臭氧的密度，规定千分之一厘米厚度的臭氧层为一个多布森单位。），可是在1994年南极臭氧洞的中心数值，最小只有92个多布森单位，即使到了2018年，它的数值也只有112个多布森单位，仅相当于正常值的1/3。
《蒙特利尔破坏臭氧层物质管制协定书》是迄今为止最成功的国际协议
20世纪80年代臭氧洞被发现的时候引起了全球性的恐慌，人们深知 臭氧层是全球所有生物生存下去的基础，所以从那个时候开始所有的科学家和政治家都开始参与讨论，所有国家都参与行动，大家签署了一些公约和议定书，其中最著名的就是1987年，在加拿大东部城市蒙特利尔签订的《蒙特利尔破坏臭氧层物质管制协定书》，这个决定书决定，从1989年1月1日，开始停止生产销售和使用最严重的5种“氟利昂物质”和3种“哈龙物质”。
现在的冰箱和空调里加的氟利昂，发胶，隔热层里的泡沫材料等，都已被完全替换成了不会破坏臭氧层的新材料，对于臭氧洞危机，人类体现了空前的团结一致，联合国下属的196个会员国和地区全部加入了《蒙特利尔破坏臭氧层物质管制协定书》，并认真执行了议定书的决议，联合国前秘书长“安南”先生称，签订的《蒙特利尔破坏臭氧层物质管制协定书》是迄今为止最成功的国际协议。
- 影响一：火山爆发
- 大约7.4万年前，印度尼西亚有一个叫“多巴”的火山，发生了非常强烈的喷发，火山灰被喷射到了平流层，因为平流层里的大气是水平运动的，所以火山灰弥漫到了整个平流层里，阻挡了太阳的辐射，造成了地球表面的巨幅降温，很多动植物都在这次灾害中灭绝了。
- 1815年，印度尼西亚的“坦博拉”火山发生了7级，火山灰以及各种硫酸盐被喷射到了平流层，随着平流层的水平风这些物质弥漫到了全球，阻挡了太阳的辐射，因为平流层里有很多小颗粒，它们会散射太阳光，所以很长一段时间天空都是红色的。
英国风景画家“Turner”曾画了两幅画，一幅是火山爆发前的景象，一幅是火山爆发后的景象，从画中能够鲜明地感受到红色天空是那么光彩夺目。
图解：左为爆发前、右为爆发后、
- 影响二：气候
1816年全球很多地方都非常冷，根据新闻记载，1816年6月6日的纽约还在下雪，7月宾夕法尼亚的湖里还有冰块，夏天还没来，秋天就来了，那一年整个欧美的粮食都减产了，欧洲大饥荒一共造成了20多万人的死亡。
平流层的影响可以放大整个气候的过程，把局部地区的过程变成全球的气候过程。
核冬天的意思就是，核武器会让易燃物燃烧产生的黑炭被喷射到平流层，然后弥漫到全球，阻挡太阳辐射引起地面降温，使地表成严寒如冬的天气。
1983年“TTAPS”小组，他们使用了一个地球大气层的二维简化模型计算了核冬天效应，结果发现全面核战争会导致地球的温度降至零下，模拟实验结果如下：
模拟中的核弹头都很小，100枚核弹头1.5万吨的TNT当量（相当于二战时“小男孩”的当量）的核爆炸会向全球注入约500万吨黑碳，黑炭进入平流层之后会在半年之内迅速弥漫整个平流层，从南极到北极阻挡太阳的辐射，因为平流层的大气以水平运动为主，空气很稳定，即使10年后大气层里还会有100万吨的黑炭残留，这些残留的黑炭会造成全球性的气候影响。
最主要的体现就是农业，会令农业作物大减产，带来的是全球粮食危机，物价飞涨。
如果核战争规模再大一点，1000枚弹头将会有5000万吨的黑炭被喷射到平流层，全球气温将降低三摄氏度左右。
如果爆炸的核弹头数量增加到3000枚，全球气温将降低7摄氏度左右。现在全球的平均气温是15摄氏度，如果降低7摄氏度，那就直接从15摄氏度的春天降到大概8摄氏度的冬天了，一个真真实实的核冬天就会来临。
- 全球极端冷空气的发动机。
- 特殊的气候放大镜。
- 一把无处不在的遮阳伞。
正是有了它的存在，地球才变得更为宜居。
从1989年到现在在执行了《蒙特利尔破坏臭氧层物质管制协定书》议定书的决议以来，经过这30多年的努力，臭氧洞已经被控制在没有继续恶化的程度，现在基本上已经进入到了触底反弹的阶段了，正在慢慢的恢复。据估算臭氧洞大概要到2060年才能恢复到20世纪80年代的水平，到2100年才能恢复到20世纪60年代的水平。
（完）
作者：黄媂·95后女·喜欢创作生物、化学、物理、地质和天文科学文章，欢迎关注互相学习。
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