南极臭氧层开始修复了（南极臭氧层非它破坏）

早在1984年，英国南极科考队就已发现南极上空出现巨大的臭氧层空洞，至今已36载。人们长期认为，巨大的臭氧空洞是由制冷剂“氟利昂”所致，因此后续人们在1987年签署了《蒙特利尔协定书》，以限制氟利昂的排放。

不过现在看来，臭氧层大气空洞很可能与氟利昂并无多大关系，早在1999年，我国科学家杨学祥就提出了新的理论解释臭氧空洞的形成。这究竟是怎么回事呢？

在上期文章我们提到过，臭氧层能够阻止波长306.03nm以下的短波和部分中波紫外线抵达地面，而这部分紫外线是紫外线中能量最高，破坏力最强的。最快仅需数秒即可灼伤皮肤，长期暴露在紫外线下更易诱发皮肤癌。因此，臭氧层对地球生物而言至关重要。

根据NASA长期监测的数据，目前南极臭氧层空洞已经从2000年的2900万平方公里降至了2019年10月16日的1010万平方公里，降幅达65.2%。看似降幅很大，但实际上，这个数字在一个月前的2019年9月8日曾达到过1632万平方公里。

而且早在2002年，臭氧空洞面积就已降到2096万平方公里，2003年又增大到2500万平方公里，2004年又仅为1200万平方公里，到了2009年数字则是2392万平方公里。而此时，用以限制氟利昂排放的《蒙特利尔议定书》已经生效了20年（1989年生效）。人们早已限制了氟利昂的使用及排放，但是南极臭氧层空洞的大小仍跟过山车一样忽高忽低。

“氟利昂破坏臭氧”的流程是这样的：

氟利昂首先被排放到大气中，少部分氟利昂会升入平流层，并接受紫外线的照射分解出氯离子。该步的化学式为CF2Cl2 紫外线→(CF2Cl ) ( Cl-)。活跃的氯离子又会与臭氧分子起如下化学反应：( Cl-) O3→ (ClO-) O2 , (ClO-) 阳光→( Cl-) O2，从而将臭氧（O3）分解成氧气（O2），破坏臭氧分子，从化学式可以看出，氯离子在反应中只作为催化剂存在，并不消耗其本身，因此有科学家预估一个氯离子可以破坏数万个臭氧分子。

不过，既然只作为催化剂，那就意味着随着氟利昂排放的增多，氯离子应该越积累越多才对，臭氧层破坏速度应该越来越快，直至臭氧层完全消散。要知道，在《蒙特利尔协定书》生效前，全世界已经向大气层排放了2000万吨氟利昂。可是臭氧层空洞面积却出现了上下波动，而且空洞往往仅出现在9-12月，到了12月份后，南极臭氧层空洞面积则会迅速下降。根本不符合上述化学反应的预计。

而且根据大气环流，南极地正处于极地高气压带，因此空气会主动向低纬度流动，并与来自副热带高气压带的气流汇集于纬度60度左右的副极地低气压带。而氟利昂大多由北半球中纬度国家排放，因此按理说臭氧空洞应该盛行于北半球，尤其是汇集两方气流的北纬60度地区。然而现实并非如此，让人不禁怀疑，臭氧层真的是被氟利昂破坏的吗？

1999年9月，来自中国的杨学祥教授发表了名为《太阳风地磁场·臭氧洞——臭氧空洞地球环境灾害成因探索》的论文，阐述了他对于臭氧层空洞形成原因的理解。而目前看来，杨教授的理论很可能是正确的。

杨教授认为，臭氧层空洞真正的主因是来自太阳的太阳风，氟利昂的排放仅仅是在一定程度上加速了臭氧空洞的形成。

彗星在经过太阳时，会被太阳吹走一部分物质，被吹走的物质流会沿着彗星运动的反方向拖拽出一条长长的尾巴。而地球也会被太阳“吹出”一条长尾巴，不过这不是被吹跑的物质，而是我们的磁场。

地球磁场面对太阳风的一面会被太阳风压缩到5-7个地球半径，而在背离地球的一面，地球磁场可能会拖曳到几百甚至几千地球半径以外。

大部分太阳风中的高能粒子会随着“小尾巴”掠过地球，少部分则会顺着磁感线落到磁场的初始点——地球两极，这些粒子中就含有高能质子，即氢离子。由于臭氧的强氧化性，其会与来自太阳风的氢反应生成水，这样，臭氧分子变成了水分子，臭氧层即被破坏。

同时，这些高能粒子也会将大气层向后“吹”，即南极的气体向北移，北极的气体向南移，这样也会导致两极的臭氧层变得稀薄，在大气环流的帮助下，臭氧层会向纬度60度左右的地区集中。这符合我们对纬度60度左右地球大气臭氧层最厚的观测。

至此，在高能氢的“生成水反应”与太阳风对大气的“后推”反应的双重作用下，南极出现了大规模的臭氧空洞。通过观测历史我们也可以发现，2000年左右恰好是太阳黑子最为活跃的时间，此时太阳活动也最为活跃，太阳风最为强劲，以至于造成南极上方有史以来最大的臭氧层空洞。

可能你会有疑惑，为什么北极上方没什么事呢？

其实北极也是有臭氧空洞的，早在1987年，也就是发现南极臭氧空洞的3年后，科学家就测定到了来自北极的臭氧空洞，面积约为南极臭氧空洞的20%。

同时我们要注意到，南极接受太阳辐射最强的时间段在极昼期间，恰好是秋分（9月21日左右）到春分（3月21日）左右，并在冬至（12月21日左右）达到顶峰，此时地球正在从短轴点运动到近日点再运动到另一个短轴点，同时再冬至日运动到近日点，因此南极接受太阳辐射量应该是9月到12月增多，在12月到达顶点，12月开始减少，符合南极臭氧空洞的变化趋势。

而北极极昼期间则相反，地球是正在向远日点运动，因此尽管北极此时接受的太阳辐射和太阳风粒子更多，但是由于距离的原因，能量低于南极在近地点时接受的辐射和太阳风，因而北极的臭氧空洞则少得多。

综上所述，根据杨教授的观点，臭氧空洞的主要原因是来自太阳的“太阳风”，人类氟利昂的排放仅仅为“辅助加速”，人类大可不必过于自责。

对于此事你怎么看待呢？

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