Собственно, озон поглощает не только в этой линии. Он поглощает, хотя и значительно слабее, в целом полосе длин волн, простирающейся от 200 до 300 нм. В честь ее первооткрывателя она была названа полосой Гартли. Но вся эта полоса не является однородной. На нее накладывается много слабых дополнительных полос, которые очень близко примыкают друг к другу. Поэтому для того, чтобы получить полную, не смазанную картину поглощения, надо располагать не любым спектрографом, а очень хорошим спектрографом, который позволил бы уверенно различать излучение с очень близкими длинами волн (ближе 1 нм). Такой прибор позволит отделить (разрешить) излучение на одной длине волны от излучения на другой, очень близкой длине волны. Приборы, которые способны на это, называют приборами с высоким разрешением.

Но озон поглощает и излучение с большими длинами волн. Имеются полосы поглощения (более слабые) в диапазоне длин волн от 300 до 360 нм. Это полоса Хюггинса. Она также сложная. На единую слабую полосу накладываются резкие максимумы и минимумы. Если излучение с этими длинами волн приходит в земную атмосферу от звезд, Солнца, Луны и т. д., то по характеру его поглощения озоном можно определить то количество озона, которое было на пути этого излучения. Это количество озона в столбе атмосферы вдоль луча поглощаемого излучения называют содержанием озона. Этим методом и измеряют содержание озона в атмосфере.

Озон поглощает и более длинные волны, от 440 до 850 нм. Это уже видимый свет. Здесь расположена полоса поглощения Шапюи.

Как известно, Земля испускает инфракрасное излучение. Озон же поглощает не только часть солнечного ультрафиолетового излучения, но и часть инфракрасного излучения Земли. Тем самым энергия, излучаемая Землей в инфракрасном диапазоне, задерживается озоном и остается в пределах земной атмосферы. В противном случае Земля охлаждалась бы. Когда говорят об озонном слое, то об этой его функции часто умалчивают. Наиболее сильно озон поглощает инфракрасное излучение с длиной волны 9570 нм, или 9,57 мкм (мкм — микрометры, то есть миллионные доли метра).

Коэффициентом поглощения определяется степень поглощения излучения озоном на данном длине волны. Поглощение определяется не только коэффициентом поглощения, но и количеством озона, которое находится на пути этого излучения. Это количество называется содержанием озона в вертикальном столбе воздуха над наблюдателем. Оно определяется толщиной того слоя, который образовал бы весь озон в этом столбе, если его привести к нормальным условиям: давление 1013 мбар, температура 273,16 К. Поскольку содержание озона определяется толщиной слоя, то оно измеряется единицей длины — сантиметрами или долями сантиметра. Чтобы подчеркнуть, что речь идет о толщине слоя при давлении в одну атмосферу, к единице прибавляют слово «атмосфера». При этом получаются атмосферо-сантиметры (атм-см) или единицы в 1000 раз меньшие, то есть милли-атмосферо-сантиметры (м-атм-см). Эти единицы называют еще единицами Добсона (Д.Е.) в честь английского ученого Г. М. Добсона, который сделал очень много для решения проблемы измерения атмосферного озона.

Измерение поглощения инфракрасного излучения озоном также может дать информацию о количестве озона вдоль пути этого излучения. Измерения надо проводить так, чтобы излучение проходило на просвет. Поскольку оно исходит из самой Земли, то измерения следует проводить выше озонного слоя. Так и делается. Для этого измерительную аппаратуру устанавливают на спутниках. Такие измерения позволяют определить не только общее содержание озона (вдоль луча), но и его распределение с высотой.

Главная функция озона в предохранении человека, да и всей биосферы Земли от жесткого ультрафиолетового излучения с длинами волн от 250 до 320 нм. Это как раз то излучение (ниже 280 нм), которое способно эффективно поглощаться нуклеиновыми кислотами. Если бы это излучение не задерживалось озонным слоем и доходило до Земли, то основа жизни — нуклеиновые кислоты — под действием этого излучения разрушалась бы. Озонный слой в смысле поглощения этого наиболее опасного излучения страхуют белки. Они поглощают примерно то же излучение, включая несколько большие длины волн, что и озон. Поэтому на длине волны 280 нм, где озон частично пропускает излучение, белки его поглощают, берут огонь на себя, защищая нуклеиновые кислоты.

Область ультрафиолетового излучения Солнца в диапазоне 280–315 нм является наиболее биологически активной. Специалисты ее обозначают УФ-В. Имеется и другая, менее активная область, занимающая диапазон 315–400 нм (область УФ-А).

Количество озона, как уже было сказано, зависит от многих факторов, в том числе и от широты. Поэтому не надо думать, что защита от ультрафиолетового излучения Солнца в биологически активных зонах одинаково надежна. Ее надежность, эффективность при перемещении от полюса к экватору меняется в 10 раз. Речь идет о среднегодовых величинах, дозах этого излучения. В тропиках эта доза по сравнению с Арктикой выше примерно в 10 раз.

Мы привели основные свойства озона, которые для нас важнее всего. Следует указать и на еще одно, для многих, может быть, неожиданное свойство озона: он является сильнодействующим ядом. Токсичность его больше, чем синильной кислоты. Особенно опасными для здоровья в больших городах являются озонные смоги, которые жителям могут стоить жизни.

Озон остается газом до температуры — 111,9^оС. Если температура понижается еще больше, то озон превращается в жидкость темно-синего цвета. Если же температура опустится ниже — 192,7^оС, жидкость превратится в темно-фиолетовые кристаллы.

Наиболее нежелательное для нас свойство озона состоит в том, что он является нестойким химическим соединением. Если в воздухе присутствуют такие соединения, как двуокись азота, хлор или окислы тяжелых металлов (меди, железа, марганца), то озон быстро разлагается на молекулярный и атомный кислород. Особенно активно идет этот распад при температуре 100^оС и выше. Озон, поглощая ультрафиолетовое излучение Солнца и инфракрасное излучение Земли, повышает температуру стратосферы и тем самым создает более благоприятные условия для собственной гибели. Стратосферный озон сам регулирует свою концентрацию. Если его больше, то он эффективнее поглощает инфракрасное излучение Земли, повышает температуру стратосферы и тем самым создает более благоприятные условия для собственной гибели. Надо сказать, что при отсутствии указанных примесей озон разлагается медленно. Это тем более справедливо, если температура значительно ниже 100^оС.

Когда озон разлагается, образуются атомы кислорода, которые обладают высокой активностью. Поэтому озон обладает сильными окислительными свойствами (посредством образуемого озоном атомного кислорода). Озон окисляет любые металлы, за исключением металлов платиновой группы и золота. Когда под действием озона идет процесс окисления органических красителей, то он вызывает свечение (хемилюминесценцию) этих красителей. Это свечение можно регистрировать и по нему определять количество озона. На этом принципе работают хемилюминесцентные озоно-зонды. Органическими красителями могут быть родамин В, родамин С, эйхрозия, рибофлавин, люминол и др.

Мы уже говорили о запахе озона. Он чувствуется даже в том случае, если в воздухе его содержится только 0,01 %.

Смесь озона с кислородом взрывоопасна. Правда, для этого озона должна быть не менее 1/5 всей смеси. По этой причине исследование озона в лабораториях несколько десятилетий развивалось слабо. Оно стимулировалось только в 50-х годах в результате попыток использовать его (в концентрированном виде) как активный окислитель в ракетах.

Озон является сильным окислителем. Это свойство используется для того, чтобы его обнаружить и измерить количество. Но активность озона выступает против него же. В реакциях с соединениями, попадающими в стратосферу, он разрушается. Достаточно большая часть озона исчезает и у поверхности Земли. Так, показано, что каждую секунду на площадке в 1 см² кустов можжевельника исчезает примерно 10¹² молекул озона. Это очень существенный сток озона, в результате которого часть тропосферного озона исчезает. Над морской водой сток озона в сто раз меньше. Он составляет 10 миллиардов частиц в секунду через площадку в 1 см². Дело в том, что озон хорошо растворяется в воде. Чем ниже температура воды, тем растворимость больше. В 1 л воды может раствориться 1 г озона.