Таким образом, на крупномасштабные турбулентные движения воздуха в земной атмосфере в глобальном масштабе наложены весьма существенные ограничения. Этими ограничениями служат ламинарные слои. Ламинарные слои практически совпадают со струйными течениями. В каждом полушарии имеются субтропические струйные течения, отделяющие низкоширотную атмосферу от высокоширотной, и полярно-фронтовые струйные течения, которые являются вторым барьером, отделяющим фронт полярных воздушных масс от воздушных масс средних (умеренных) широт. Кроме того, имеется глобальный ламинарный слой, который разделяет стратосферу и нижележащую тропосферу и также затрудняет переход турбулентных движений через него, то есть через тропопаузу.

Для нас прежде всего интересно, как наличие всех этих барьеров — ламинарных слоев — скажется на распределении озона в атмосфере. О чем говорят экспериментальные данные? В пределах тропического пояса озона меньше всего. В высоких широтах — больше всего. Но увеличивается количество озона по мере продвижения от экватора к полюсу (полюсам) не постепенно, а скачками. В пределах тропического пояса количество озона практически не зависит от широты. Затем на некоторой широте его количество скачков увеличивается. Что это за широта? Это та широта, на которой находится ламинарный слой, отделяющий тропическую воздушную массу от воздушной массы умеренных широт. Эта широта не постоянна, она смещается к югу и к северу относительно некоторого среднего значения. Так пульсирует положение этого ламинарного слоя.

В северном полушарии к северу от него озона значительно больше, чем к югу. Поэтому этот слой по его действию на озон проявляется как плотина. Легко сообразить, что имеется вторая такая же плотина в северном полушарии. Это второй ламинарный слой, который отделяет умеренную воздушную массу от полярной. Севернее этой плотины (порога) озона еще больше. Таким образом, именно крупномасштабные ламинарные слои являются причиной того, что количество озона при движении от полюса к экватору (и, конечно, наоборот) меняется ступенями. Ширина этих ступеней непрерывно меняется, но не произвольно, а в соответствии с глобальной динамикой атмосферы. Высота этих ступеней, то есть перепад в количестве озона по обе стороны ламинарного потока, также меняется, но всегда остается достаточной большой. Так, например, по данным за период 1974–1976 годов, этот перепад в общем содержании озона достигает примерно 40 Д.Е. А это очень даже немало, если учесть, что это составляет десятки процентов от общего количества озона (в столбе атмосферы). В зависимости от сезонов года меняется и глобальная циркуляция атмосферы, меняются и ламинарные слои. Причем меняется не только прочность этих барьеров, перегородок, но и их положение. Так, весной ступенчатость широтного распределения общего содержания озона в несколько раз более ярко выражена, чем осенью. Осенью общее количество озона во всех трех широтных поясах меньше, чем весной. Практически пояс значительно расширяется, поскольку ламинарный слой смещается значительно к северу (по сравнению с его положением весной). Но при этом и перепады (ступени) при переходе из одного пояса в другой значительно (в несколько раз) ниже, чем весной. Такие изменения наблюдались на широтах вдоль меридиана 60^о восточной долготы. На других долготах широтное распределение общего содержания озона может отличаться от описанного выше, но принципиальные черты будут такими же.

Что касается ламинарного слоя на уровне тропопаузы, который делит воздушные массы в вертикальном направлении, то он также зависит от сезона года. Это происходит по той же причине: меняется динамика атмосферы. Так, зимой на высоте тропопаузы скорость горизонтальных ветров в несколько раз больше, чем летом. Поэтому зимой ламинарный слой на тропопаузе сильнее, чем летом. Поскольку зимой ветры на тропопаузе сильнее, чем летом, и, кроме того, занимают большие площади, то и ламинарный слой зимой более мощный и более устойчивый, чем летом. Как это скажется на распределении озона, на его общем содержании? Сильный ламинарный слой на высоте тропопаузы затрудняет поступление озона из стратосферы, где он образуется, в нижележащую тропосферу, где он может жить очень долго. Поэтому барьер в тропопаузе зимой не может не сказаться на общем содержании озона. Из-за того, что зимой ламинарный слой на тропопаузе сильнее затрудняет поступление озона в тропосферу из стратосферы путем турбулентного переноса и диффузии, общее содержание озона в тропосфере зимой в полтора раза меньше, чем летом. В жизни озона важную роль играет водяной пар. Он поступает в стратосферу снизу, из тропосферы. Ламинарный слой на тропопаузе задерживает и его, только не вниз, как озон, а вверх. Поэтому зимой в стратосфере водяного пара меньше, чем летом. Это же относится и к другим малым составляющим атмосферы, например к окиси углерода СО. Конечно, это не значит, что озон и другие малые составляющие вообще не проникают из стратосферы в тропосферу, и наоборот. Ламинарный слой затрудняет проникновение через тропопаузу мелких турбулентных вихрей. Измерение вертикального распределения озона действительно показывает, что на высоте ламинарного слоя озона очень мало. Поэтому этот уровень (область) назвали озонопаузой. Выше озонопаузы, то есть выше ламинарного слоя, количество озона резко увеличивается. Это та же ступень в распределении озона, которую мы уже встречали, только в данном случае она наблюдается не в широтном, а в высотном распределении озона. Наличие ламинарного слоя в любом месте в атмосфере обязательно сопровождается ступенью (скачком) в количестве озона. Это относится не только к крупномасштабным ламинарным слоям, которые мы уже рассмотрели выше, но и к меньшим по размерам, которые связаны, например, с тропическими циклонами.

Тропический циклон представляет собой своеобразную большую воронку, в которой воздух вращается вокруг некоторой центральной части, которую называют «глаз бури». На некотором удалении от глаза бури скорость движения воздуха (по кругу) достигает максимальной величины. При этом очень важно, что в этой области скорость ветра не меняется поперек этого конусообразного слоя. А это и есть условие образования ламинарного слоя. Значит, тропические циклоны (ураганы, тайфуны) приводят к образованию слоя конусообразной формы. Центральная часть циклона, совпадающая с глазом бури и окруженная ламинарным слоем, называется ламинарным столбом. Высота его достигает 10–15 км, а диаметр в верхней части — 50-200 км. Он ведет себя так же, как описанные выше ламинарные слои: не пропускает через себя турбулентные вихри и поэтому служит барьером для озона. О чем говорят наблюдения? Давно известно, что в центральной части тропического циклона, по нашей терминологии в ламинарном столбе, температура на несколько градусов (примерно на 5-12^о) выше, чем на его периферии. Область повышенной температуры совпадает по всей высоте с ламинарным столбом, то есть простирается до 10–11 км и даже больше.

Ламинарный конусообразный слой вокруг глаза бури выполняет такую же роль, что и пленка (или стекло) в теплице, — он не позволяет переносить тепло посредством турбулентного движения. Кстати, парник является парником не потому, что его пленка (или стекло) пропускает одни лучи и не пропускает другие, как это принято считать, а именно потому, что стенки теплицы запрещают передачу тепла путем турбулентности. Таким образом, повышенная температура в центральной части тропического циклона имеет естественное объяснение: она обусловлена наличием там ламинарного столба. Что же касается распределения озона в центре тропического циклона и на его периферии, то наблюдения полностью подтверждают ту картину, которая должна быть вследствие ограничения, которое накладывает на движение воздуха ламинарный столб. Это значит, что в самом центре циклона, то есть в ламинарном столбе, озона мало — из периферии он сюда не заносится. Не поступает и сверху, из стратосферы. Измерения, выполненные приборами, установленными на самолетах непосредственно в глазу бури (ламинарном столбе), показывают, что там озона в несколько раз меньше, чем его имеется на этих высотах (9-16 км), когда нет ураганов. Кстати, водяного пара здесь очень мало по той же причине (дефицит влажности). Поэтому в глазу бури нет облаков, им не из чего образовываться.