ОЗОНОВЫЙ ЭКРАН ЗЕМЛИ - 11 класс

Тип урока: деловая игра.

Интеграция предметов: физика — астрономия — экология.

Пояснительная записка:

1. Заранее определяется круг вопросов, которые будут обсуждаться.

2. Из учащихся класса назначаются специалисты, журналисты и комментатор.

3. Специалисты разрабатывают ответы на вопросы темы.

4. Журналисты являются представителями различных СМИ.

5. В начале урока комментатором формулируется основная экологическая проблема, и на протяжении урока эта проблема разрешается.

Ход урока

Комментатор. Земля — уникальная планета нашей Солнечной системы. Это третья планета от Солнца. Уникальная она потому, что только на ней существует жизнь. Почти без преувеличения можно сказать, что жизнь на нашей планете существует благодаря излучению Солнца. Но без атмосферы это излучение было бы губительно для живого организма. При взаимодействии солнечного излучения с атмосферой происходит его частичное отражение и частичное рассеивание. Рассеянному излучению мы обязаны освещением при закрытом облаками небе.

Озоновый же слой атмосферы, о котором сегодня пойдет речь, является своеобразным защитным щитом Земли. Но этот слой постепенно разрушается и утоньшается. Для биосферы наступают грозные времена.

На нашей деловой встрече представителей средств массовой информации и ведущих ученых страны мы обсудим некоторые вопросы этой глобальной проблемы человечества.

Пожалуйста, вопросы к специалистам.

Корреспондент журнала «Природа». Мой вопрос к химику: что представляет собой озон? Каковы его химические свойства?

Химик. Озон — это аллотропная модификация кислорода О₂. Аллотропия — это существование химического элемента в виде двух простых веществ. Химическая формула озона 0₃. Это газ синего цвета с резким запахом.

Корреспондент журнала «Природа». Скажите, а много ли его содержится в земной атмосфере?

Xимик. В разное время года его содержание в атмосфере различное. Обычно в атмосфере его содержится летом 7 · 10^-6 % объема, а зимой — до 2 · 10^-6 %.

Представитель журнала «Земля и Вселенная». Меня интересует вопрос: как возникает этот газ в атмосфере Земли?

Физик. Причины его возникновения в атмосфере Земли в основном две:

1) Столкновение фотонов ультрафиолетового диапазона частот с молекулами атмосферного кислорода.

2) Озон появляется при воздействии электрических разрядов. Вспомните, характерный «свежий» запах озона ощущается после грозы.

Внештатный корреспондент журнала «Биология в школе». Мой вопрос я адресую биологу: каково биологическое воздействие озона на человека и среду?

Биолог. Этому газу присущи бактерицидные свойства, поэтому он широко применяется в настоящее время для обеззараживания воды и воздуха.

Представитель журнала «Физика в школе». Свой вопрос я адресую физику: почему именно ультрафиолетовое излучение Солнца способствует образованию озона в атмосфере? Вообще, каковы физические свойства солнечного излучения?

Физик. Академик Вернадский писал: «Кругом нас, в нас самих, всюду и везде, вечно сменяясь, совпадая и сталкиваясь, идут излучения разной длины волны... Лик земли ими меняется, ими в значительной мере лепится».

На каждый квадратный метр верхней границы атмосферы поступает ежесекундно около 1370 Дж энергии, приносимой электромагнитными излучениями всевозможных частот. В составе солнечного излучения содержатся все частоты. Диапазон длин волн излучения солнца, пропускаемого на землю атмосферой, — от 290 нм до 24 мкм, и от 8 мм до 20 м. На ультрафиолетовую часть приходится около 6,7 %, на видимую — около 46,8 %, на инфракрасную примерно 46,5 %. При прохождении солнечного излучения через атмосферу возникают разнообразные фотохимические реакции. Одна из них имеет жизненно важное значение — это образование озона. Проще будет сказать, что образование озона требует затрат энергии. Эта энергия «отбирается» у солнечного излучения по пути его следования к земной поверхности, причем отбирается у его ультрафиолетовой компоненты. Поток ультрафиолетовой компоненты солнечного излучения производит из атмосферного кислорода гигантское количество озона. Поэтому поверхности Земли достигает ультрафиолетовое излучение уже безопасной интенсивности.

Журналист научно-популярного журнала «Квант». Что такое озоновый слой и где он находится?

Географ. Основная масса озона находится, как выяснилось в результате многолетних исследований, высоко в атмосфере в виде слоя, называемого озоновым. Плотность озона в этом слое неравномерна, она распределена по высоте следующим образом: незначительная концентрация озона наблюдается на высоте около 10 км, то есть в верхних слоях тропосферы. Далее плотность возрастает, достигая максимума на высоте 20—25 км, а затем убывает до незначительной концентрации к высоте 50 км.

Вопрос к биологу: какова роль озонового слоя в существовании жизни на Земле?

Биолог. Важная особенность озонового слоя — он не пропускает на Землю ультрафиолетовое излучение. Поэтому существование озонового слоя имеет жизненно важное значение, ведь ультрафиолетовые лучи при большой интенсивности губят все живое.

Если бы не было заслона, то есть озонового слоя, на пути солнечного излучения, то оно выжгло бы флору и фауну на поверхности Земли.

Я представитель газеты «Аргументы и факты». Мой вопрос к химику и географу: что представляют собой «озоновые дыры»? И какова причина их возникновения?

Химик. Озоновый слой — система хрупкая. Дело в том, что молекулы О₃ химически активны: они вступают в реакцию с рядом химических соединений, выбрасываемых в атмосферу производствами, двигателями внутреннего сгорания и другими источниками. На первом месте здесь стоят фреоны. «Разъедают» озоновый слой и некоторые другие химические соединения.

Биолог. Каковы возможные последствия разрушения озонового слоя, об этом уже говорилось. Толщина озонового слоя с каждым годом уменьшается. Чем больше «грязи», разъедающей озоновый слой, тем ближе глобальная катастрофа биосферы Земли.

Вопрос к химику: существуют ли международные соглашения, предусматривающие меры предупреждения отрицательных последствий?

Химик. Конечно, имеются. Сохранение озонового щита — это одна из главных экологических задач всех стран мира.

Я представитель журнала «Природа». Мой вопрос к химику и физику: что делается в нашей стране по сокращению производства озоноразрушающих веществ?

Физик. Одна из основных мер по охране атмосферного воздуха — это строительство очистительных сооружений, введение на всех промышленных предприятиях замкнутых технологических циклов, исключающих загрязнение атмосферы.

Химик. Уголь, нефть и другие виды топлива подвергаются на обогатительных фабриках специальной обработке, в результате которой они освобождаются от серы и некоторых других вредных веществ, воздействующих на озоновый слой.

А вообще, охрана атмосферы — составная часть охраны природы — предусматривает систему мероприятий местных, государственных и международных по воспроизводству, рациональному использованию, очистке воздуха и контролю за его состоянием.

Охрана атмосферы включает:

1) уменьшение и полное прекращение загрязнений механических, физических, химических, биологических;

2) сохранение и увеличение биомассы производителей кислорода и поглотителей углекислого газа;

3) сохранение и восстановление оптимальной циркуляции атмосферы в региональном масштабе, а в будущем — и в планетарном.

Комментатор. Как известно, возникновение жизни ознаменовало начало особого этапа в развитии нашей планеты. Ученые-естествоиспытатели доказали, что эволюционируя и усложняясь, жизнь стала оказывать возрастающее влияние на процессы, происходящие в природе. В биосфере как целостной системе сформировался и действует сложный процесс саморегулирования, самовосстановления, саморазвития, благодаря чему установилось равновесие природных процессов, которое, однако, в условиях современного научно-технического прогресса иногда резко нарушается, вызывая неблагоприятные последствия.

Для создания атмосферы природе потребовались миллионы лет. Человеку же достаточно несколько десятилетий, чтобы катастрофически изменить ее. Биосфера Земли теперь уже не в состоянии самостоятельно справиться, нейтрализовать ее отрицательное воздействие при помощи самоочищения. Увеличивающееся загрязнение, приведшее к образованию озоновых дыр, приобрело глобальный характер, угрожающий здоровью человека и среде его обитания необратимыми изменениями.

Средства массовой информации должны довести до человечества важность всего, о чем говорилось на нашей деловой встрече.