Пауль Крутцен рассказал о могуществе человечества и о том, как это нам угрожает

N+1Наука

Пророк антропоцена: как Пауль Крутцен помог возвысить и напугать человечество

Александр Чернокульский, климатолог

Снижение содержания озона в атмосфере над британской станцией «Галлей» в Антарктиде, и карта содержания озона по спутниковым данным на 10 сентября 2000 года. Nature, 2019

Многие и сегодня не могут поверить, что человек — такое, в сущности, хрупкое и эфемерное существо — стал силой глобального масштаба, геологическим фактором, способным менять судьбу всей планеты. В середине XX века об этом рассуждали лишь философы, но несколько десятилетий назад был сделан ряд открытий, которые доказали, что человечество живет теперь в новую эпоху, в которой оно само действует на равных правах с силами природы. Гордиться этим, однако, не приходится, — мы делаем эту планету менее благоприятной для нас самих. Одним из тех, кто рассказал о могуществе человечества и о том, как это нам угрожает, был химик Пауль Крутцен, с которым мы простились на этой неделе.

Сложности с озоном

К концу 1950-х годов никаких особенных загадок, связанных с атмосферным озоном, в науке не было. Общепризнанной на тот момент считалась предложенная еще в 1930 году теория британца Сиднея Чепмена. Он считал, что озоновый слой находится в состоянии устойчивого фотохимического равновесия. Озон постоянно образуется при воздействии ультрафиолетового излучения Солнца на молекулярный кислород O2, а разрушение происходит в результате рекомбинации атомарного кислорода и озона.

Все изменилось в 1957 году, который был объявлен Международным геофизическим годом. Ученые по всему миру запускали крупные исследовательские проекты, к геофизическому году был приурочен, например, запуск первого спутника, и именно в это время появилась первая глобальная сеть озонометрических станций. Эта сеть позволило значительно точнее описать пространственное распределение озона — как по горизонтали, так и по вертикали.

И тут стало ясно, что теория Чепмена соответствовала данным только в очень общих чертах и никак не помогала понять многочисленные детали и тонкости. В их числе, например, она не могла объяснить существенные вариации озона в циклонах, во внутритропической зоне конвергенции, в струйных течениях. К теории Чепмена добавили теория влияния водородного цикла, но она не разрешила проблему — в ней разрушение озона недооценивалось в нижней стратосфере и переоценивалось в тропосфере.

Человеком, который смог разобраться в этих противоречиях и неопределенностях, стал Пауль Крутцен, инженер по образованию, который в 1959 году начал работать в Стокгольмском университете, где в 1968 году защитил диссертацию на степень доктора философии (Ph.D.), а в 1973 году — работу на степень доктора наук (D.Sc.). И диссертации, и последующие работы 1970-х—80-х годов были посвящены атмосферному озону. Он исследовал каталитический цикл разрушения стратосферного озона окислами азота и в целом роль окислов азота в химических процессах в атмосфере, каталитический механизм образования озона в тропосфере, процессы активации хлора в стратосфере над Антарктидой.

Он сумел снять неопределенности прежних теорий, показав, что метан, соединения азота и хлора играют важнейшую роль в глобальном круговороте атмосферного озона. И уже в те годы он начал говорить о разрушительной роли человеческого фактора. В частности, он первым оценил масштаб экологической угрозы, связанной со сверхзвуковыми самолетами, которые летали на высотах около 18 километров. Сравнив интенсивность естественных источников оксидов азота в стратосфере с выбросами от таких самолетов, Крутцен показал, что озоновый слой начнет деградировать, если регулярно начнут летать лишь 500 сверхзвуковых самолетов.

Кроме того, Крутцен определил, как формируется озон в нижних слоях атмосферы — в тропосфере, где этот газ крайне токсичен. Он описал фотохимический механизм образования озона, обусловленный каталитическим циклом с участием оксида азота и продуктов окисления метана и монооксида углерода, например пероксильный радикал HO2 или CH3O2, и тем самым, по сути, разработал теоретическую основу для принятия мер по повышению качества воздуха в городах. Это в итоге привело к постепенному отказу от сжигания угля в городах, переходу на более чистое топливо для автомобилей.

Когда в 1985 году британские полярные исследователи обнаружили, что зимой над Антарктидой резко снижается концентрация озона — формируется так называемая «озоновая дыра», Крутцен в числе первых установил механизм, который приводит к ее появлению. Он показал, что если в нормальных условиях оксиды хлора и азота нейтрализуют друг друга, то при температуре воздуха ниже 205 кельвин (в условиях полярной ночи в стратосфере над Антарктидой) азот из газообразного состояния переходит в твердое и выходит из химического цикла, что в итоге приводит к быстрому разрушению озона оксидами хлора.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Робот-пылесос научили ходить по ступенькам Робот-пылесос научили ходить по ступенькам

Разработан робопылесос, который способен спускаться и подниматься по лестницам

N+1
Перепись населения СССР, результаты которой был объявлены «вредительскими» Перепись населения СССР, результаты которой был объявлены «вредительскими»

История однодневной переписи населения СССР 1937 года

Maxim
«Ландшафты мозга. Об удивительных искаженных картах нашего мозга и о том, как они ведут нас по жизни» «Ландшафты мозга. Об удивительных искаженных картах нашего мозга и о том, как они ведут нас по жизни»

Как развиваются зоны мозга, отвечающие за восприятие предметов

N+1
Виржини Куртен-Кларанс — о том, как Clarins становится экологичнее Виржини Куртен-Кларанс — о том, как Clarins становится экологичнее

Опыт Clarins — как производство косметических средств может стать экологичнее

РБК
Как понять, что брак уже не спасти: 6 однозначных признаков Как понять, что брак уже не спасти: 6 однозначных признаков

Есть «точки невозврата» — после которых восстановить семью очень сложно

Psychologies
Астрономы изучили то, как ведут себя в космосе Астрономы изучили то, как ведут себя в космосе

Как огромные потоки плазмы и радиации движутся от Солнца в открытый космос?

Популярная механика
Ужасный волк оказался не волком Ужасный волк оказался не волком

Предки этих хищников разошлись с предками волков 5,7 миллиона лет назад

N+1
5 упражнений на сострадание к себе 5 упражнений на сострадание к себе

Несколько простых практик помогут понять, как проявить к себе сострадание

Psychologies
Метод зеленой ручки Метод зеленой ручки

5 способов мотивировать ребенка на учебу

Лиза
Избыток водорода на белом карлике объяснили поглощением богатой водой планетезимали Избыток водорода на белом карлике объяснили поглощением богатой водой планетезимали

Как объяснить большое содержание водорода в атмосфере белого карлика GD 424?

N+1
Наполни себя энергией Наполни себя энергией

Как все успеть и быть счастливой?

Лиза
Язык добра Язык добра

Три глобальных движения мировых лидеров бизнеса в одной системе координат

Forbes
Физики описали еще один способ получения энергии из черных дыр Физики описали еще один способ получения энергии из черных дыр

Физики: найден новый способ извлечь энергию из вращающейся черной дыры

N+1
«Настя, соберись!»: как в одном человеке уживаются несколько личностей и что будет, если они поругаются «Настя, соберись!»: как в одном человеке уживаются несколько личностей и что будет, если они поругаются

Новый проект «Кинопоиска» — ситком о девушке с диссоциативным расстройством

Forbes
Питер Свонсон: Восемь идеальных убийств Питер Свонсон: Восемь идеальных убийств

Отрывок из детектива Питера Свонсона «Восемь идеальных убийств»

СНОБ
Семейная терапия не понадобится, если следовать этим простым правилам Семейная терапия не понадобится, если следовать этим простым правилам

Семейная жизнь без конфликтов и споров — нечто из разряда чудес

Psychologies
20 вещей, которые должны быть у каждого холостяка 20 вещей, которые должны быть у каждого холостяка

Вещи истинного холостяка, который гордится своим статусом

Maxim
«Мозг и его потребности: От питания до признания» «Мозг и его потребности: От питания до признания»

Глава об агрессии из книги Вячеслава Дубынина «Мозг и его потребности»

N+1
Техника приготовления Техника приготовления

Кухня современного ресторана отличается от твоей примерно так, как МКС от телеги

Maxim
Дрожащая половина Дрожащая половина

Тебе знакомо чувство странной, иррациональной тревоги?

Cosmopolitan
Физики пронаблюдали фазу гексатик при плавлении двумерной пыльной плазмы Физики пронаблюдали фазу гексатик при плавлении двумерной пыльной плазмы

Физики расплавили двумерный плазменно-пылевой кристалл из частиц полистирола

N+1
Решил остепениться? Как не терять время на дикий секс с бесперспективными красотками Решил остепениться? Как не терять время на дикий секс с бесперспективными красотками

Как понять, что женщина, на которой ты решил жениться, действительно та самая

Maxim
Новые светские герои: кто они и что о них думают эксперты Новые светские герои: кто они и что о них думают эксперты

Откуда взялись новые герои светской Москвы

РБК
Пройдоха-портной, который сумел утомить Льва Толстого. Отрывок из книги «За фасадом: 25 писем о Петербурге и его жителях» Пройдоха-портной, который сумел утомить Льва Толстого. Отрывок из книги «За фасадом: 25 писем о Петербурге и его жителях»

Отрывок из сборника историй о жизни Петербурга в разные эпохи

СНОБ
Ничего не скрывая: 7 способов носить бралетт напоказ Ничего не скрывая: 7 способов носить бралетт напоказ

Всегда хотела попробовать внедрить бралетт в свой гардероб?

Cosmopolitan
Что делать, если в машине примерзла дверь. 5 советов Что делать, если в машине примерзла дверь. 5 советов

Почему «дедовские» способы открыть замерзшую дверь автомобиля не сработают

РБК
«Беременный силуэт» против «пауэр-дрессинга»: как мода 90-х возвращала женщине право на тело «Беременный силуэт» против «пауэр-дрессинга»: как мода 90-х возвращала женщине право на тело

Отрывок из книги Франчески Гранаты «Экспериментальная мода»

Forbes
Доходы и расходы в новых условиях: как бизнесу расставить приоритеты Доходы и расходы в новых условиях: как бизнесу расставить приоритеты

На чем можно сэкономить компании, чтобы остаться на плаву?

СНОБ
Рождена для поиска удовольствия. Миф о женской моногамности — 2 Рождена для поиска удовольствия. Миф о женской моногамности — 2

Многие столетия мир старался сохранить мир о женской моногамности

СНОБ
Проснись и спи. Как высыпаться за 4 часа в сутки Проснись и спи. Как высыпаться за 4 часа в сутки

Что такое полифазный сон и почему спать один раз в сутки вредно

Maxim
Открыть в приложении