Атмосфера нашей планеты прошла долгий путь формирования. Исследуя древние горные породы, ученые смогли восстановить картину ее состава в далеком прошлом. Миллиарды лет назад воздушная оболочка Земли была насыщена углекислым газом, азотом и водяными парами, а свободный кислород практически отсутствовал. Его появление около 1,5–2 миллиардов лет назад стало результатом жизнедеятельности первых организмов. Со временем концентрация кислорода росла и в последние полмиллиарда лет стабилизировалась. Однако в современную эпоху баланс начал нарушаться из-за активной производственной деятельности человечества, известной как техногенез.
Углеродный цикл и вмешательство человека
Природный круговорот углерода — тонко сбалансированная система. Ежегодно в процессе фотосинтеза растения поглощают из атмосферы около 150 миллиардов тонн углерода в виде CO₂, и примерно столько же возвращается обратно через дыхание и разложение органики. Человек, сжигая ископаемое топливо (уголь, нефть, газ), нарушает этот баланс: обедняет атмосферу кислородом и насыщает ее углекислым газом. Ежегодный техногенный выброс углерода оценивается в 5–6 миллиардов тонн. Хотя эта цифра кажется незначительной на фоне природных циклов, ее кумулятивный эффект огромен. За десятилетие в атмосферу может поступить дополнительно 50–60 миллиардов тонн углерода. С 1958 по 1978 год концентрация CO₂ выросла на 5%, и хотя океаны частично поглощают излишки, тенденция вызывает серьезную озабоченность.
Последствия роста CO₂: палка о двух концах
Увеличение содержания углекислого газа имеет противоречивые последствия. С одной стороны, он действует как «удобрение» для растений, ускоряя их рост (явление, известное как углеродное удобрение). С другой стороны, CO₂ является мощным парниковым газом. Его молекулы эффективно удерживают тепло в атмосфере, что ведет к прогрессирующему потеплению климата. Долгосрочными последствиями могут стать таяние ледников, повышение уровня Мирового океана и затопление обширных прибрежных территорий.
Угроза озоновому слою
Еще одной критической проблемой стало истончение озонового слоя в стратосфере. На его состояние негативно влияют несколько факторов: полеты высотной авиации, ядерные испытания в прошлом, а главное — выбросы промышленных газов, содержащих хлор и фтор (хлорфторуглероды). Озоновый слой защищает все живое на Земле от вредного ультрафиолетового излучения, и его разрушение представляет глобальную угрозу.
Загрязнение воздуха: смог и токсины
Современная атмосфера загрязняется множеством веществ: химическими соединениями, промышленной пылью, аэрозолями от неполного сгорания топлива. Даже микроскопические концентрации некоторых из них (например, озона у поверхности земли, серной кислоты, хлора) опасны для здоровья человека. Особую проблему в мегаполисах представляют смоги — ядовитые смеси дыма, газов и пыли, которые нависают над городами плотным куполом. Во многих странах для контроля ситуации созданы специальные службы мониторинга качества воздуха.
Будущее: от непреднамеренного вреда к управлению
Пока что целенаправленное и позитивное воздействие человека на атмосферу ограничено локальными масштабами. К нему относятся методы активного воздействия на погоду: борьба с градом путем обстрела облаков или искусственное вызывание осадков с помощью реагентов. В будущем, можно надеяться, развитие технологий позволит расширить масштабы управляемого воздействия на атмосферные процессы, одновременно минимизировав непреднамеренный вред от хозяйственной деятельности.