大気中の酸素の割合は何パーセントですか。体積パーセントで表した空気の組成: 図と興味深い事実。人間の体の適応能力により、少量であっても正常な呼吸が観察されます。

表に示されている地球の大気中のガスの割合は、高度 120 km までの下層での典型的なものです。これらの領域内には、均質圏と呼ばれる、美しく混合され、均一に構成された領域があります。均質圏の上には、気体分子が原子とイオンに分解されることを特徴とするヘテロ圏があります。

領域はターボ休止によって互いに分離されます。

太陽および宇宙放射線の影響下で分子が原子に分解される化学反応は、光解離と呼ばれます。分子状酸素の崩壊により原子状酸素が生成され、これが高度 200 km 以上の空気中の主なガスになります。高度 1200 km を超えると、ガスの中で最も軽い水素とヘリウムが優勢になり始めます。

空気の主な質量は大気の下層 3 層に集中しているため、高度 100 km を超える場所での大気組成の変化は、一般的な大気組成に顕著な影響を及ぼしません。

窒素は最も一般的な気体で、地球上の空気の 4 分の 3 以上を占めています。現代の窒素は、光合成中に形成される分子状酸素による初期のアンモニア水素空気の酸化から出現しました。

現時点では、脱窒（硝酸塩を亜硝酸塩に還元するプロセス）の結果として少量の窒素が空気中に混入しており、その後、嫌気性の原核生物によって生成される気体分子窒素と酸化物が形成されます。火山の噴火中に一部の窒素が空気中に侵入します。

空気の上層では、オゾンの関与による放電の作用により、窒素分子が酸化されて一酸化窒素になります。

単純な条件下では、一酸化物は直ちに酸素と反応して亜酸化窒素を形成します。

窒素は地球の大気中で最も重要な化学元素です。窒素はタンパク質の一部であり、植物にミネラル栄養を供給します。化学反応の速度を決定し、酸素希釈剤の役割を果たします。

土壌空気中で 2 番目に一般的なガスは酸素です。このガスの生成は、細菌や植物の光合成活動に関連しています。そして、光合成生物がより多様になり、無数になるにつれて、空気中の酸素含有量のプロセスはより大きくなりました。

マントルのガスが抜けると、少量の重酸素が放出されます。

成層圏と対流圏の上層では、紫外線太陽放射 (h と表記しますか?) の影響を受けて、オゾンが形成されます。

同じ紫外線の結果、オゾンは分解します。

O3+h? O2+O

最初の反応の結果として原子状酸素が形成され、2 番目の反応の結果として分子状酸素が形成されます。 4つの反応はすべて「チャップマン機構」と呼ばれており、20世紀の30年代前半にそれらを発見した英国の科学者シドニー・チャップマンにちなんで名付けられました。

酸素は生物の呼吸を助けます。その助けを借りて、燃焼と酸化のプロセスが発生します。

オゾンは、不可逆的な突然変異を引き起こす紫外線から生物を守るのに役立ちます。オゾンの最大濃度は、いわゆる成層圏の下層で観察されます。高所にあるオゾン層またはオゾンスクリーン

空気中で 3 番目に一般的なガスであるアルゴン、ネオン、ヘリウム、キセノン、クリプトンの形成は、放射性元素の崩壊と火山の噴火に関連しています。

特に、ヘリウムはウラン、ラジウム、トリウムの放射性崩壊の生成物です: 238 U 234 Th + α、230 Th 226 Ra + 4 He、226 Ra 222 Rn + α (これらの反応では、粒子はヘリウム原子核であり、エネルギーの損失中に電子を捕獲して 4 He になります)。

アルゴンは、カリウムの放射性同位体、40 K 40 Ar + ? の崩壊中に形成されます。

ネオンは火成岩から漏れ出ます。

クリプトンは、ウラン (235 U および 238 U) とトリウム Th の崩壊の最終生成物として形成されます。

大気中のクリプトンの主な質量は、半減期が驚異的に短い超ウラン元素の崩壊の結果として土壌の進化の初期段階に現れたか、宇宙から来たもので、その中のクリプトンの含有量は地球の1,000万倍です。地球上で。

キセノンはウランの分裂の結果生じますが、このガスの主な質量は土壌形成の初期段階から、一次空気から残留したものです。

二酸化炭素は、火山の噴火の結果や有機物の分解中に空気中に侵入します。中緯度の土壌の空気中のCO2含有量は季節によって大きく異なります。冬にはCO2の量が増加し、夏には減少します。この変動は、光合成中に二酸化炭素を使用する植物の活動に関連しています。

水素は、太陽放射による水の分解の結果として生成されます。しかし、空気を構成するガスの中で最も軽いため、常に宇宙空間に蒸発するため、空気中の含有量は非常にわずかです。

蒸気は、湖、川、海、陸地の表面からの水が蒸発して生じます。

水蒸気と二酸化炭素を除いて、空気の下層にある主なガスの濃度は一定です。硫黄酸化物 SO2 は空気中に少量存在します。アンモニアNH3。一酸化炭素CO、オゾンO3。塩化水素 HCl、フッ化水素 HF、一酸化窒素、炭化水素、水銀蒸気 Hg、ヨウ素 I2、その他多数。大気の下層である対流圏には、常に大量の浮遊固体および液体粒子が存在します。

土壌空気中の硬質粒子の発生源は、火山の噴火、植物の花粉、微生物、そして現在では人間の活動、例えば生産時の化石燃料の燃焼です。霧や雲の形成の原因となるのは、凝結核である小さな塵粒子です。空気中に必ず存在する硬い粒子がなければ、地球に雨は降りません。

大気の主成分は、酸素 (約 21%)、窒素 (78%)、二酸化炭素 (0.03 ～ 0.04%)、水蒸気、不活性ガス、オゾン、過酸化水素 (約 1%) です。

酸素は空気の最も多くの構成成分です。それが直接関与することで、すべての酸化プロセスが人体と動物の体内で発生します。安静時、人は毎分約 350 ml の酸素を消費しますが、重労働では酸素消費量が数倍に増加します。

吸入空気には 20.7 ～ 20.9% の酸素が含まれており、呼気には約 15 ～ 16% の酸素が含まれています。したがって、身体組織は、吸入された空気中に存在する酸素の約 1/4 を吸収します。

大気中では酸素含有量はあまり変化しません。植物は二酸化炭素を吸収し、それを分解して炭素を同化し、放出された酸素を大気中に放出します。酸素生成の源は、太陽からの紫外線の影響下での大気上層の水蒸気の光化学分解でもあります。大気の組成を一定に保つためには、大気の下層での空気の流れの混合も重要です。例外は密閉された部屋で、人々が長期間滞在することにより酸素含有量が大幅に減少する可能性があります（潜水艦、シェルター、与圧された航空機の客室など）。

身体にとって重要なのは、吸入空気中の酸素の絶対含有量ではなく、酸素の分圧です。これは、肺胞空気から血液へ、および血液から組織液への酸素の移行が分圧の違いの影響下で起こるという事実によるものです。酸素分圧は海抜高度が上昇するにつれて減少します (表 1)。

表 1. さまざまな高度での酸素分圧

酸素の使用は、酸素欠乏を伴う疾患の治療に非常に重要です（酸素テント、吸入器）。

二酸化炭素。大気中の二酸化炭素含有量はほぼ一定です。この恒常性は、自然界の周期によって説明されます。体の腐敗と生命活動の過程には二酸化炭素の放出が伴うという事実にもかかわらず、二酸化炭素は植物に吸収されるため、大気中の二酸化炭素の含有量の大幅な増加は起こりません。この場合、炭素は有機物質の構築に使用され、酸素が大気中に侵入します。呼気には最大 4.4% の二酸化炭素が含まれます。

二酸化炭素は呼吸中枢の生理学的刺激物であるため、人工呼吸中に空気中に少量添加されます。大量に摂取すると麻薬効果があり、死に至る可能性があります。

二酸化炭素には衛生的な意味もあります。その内容に基づいて、住宅や公共の敷地（人がいる敷地）の空気の清浄度を判定します。換気の悪い部屋に人々が集まると、空気中の二酸化炭素の蓄積と並行して、他の人間の老廃物の含有量が増加し、気温が上昇し、湿度が上昇します。

室内空気中の二酸化炭素含有量が0.07〜0.1％を超えると、空気が不快な臭いを帯び、体の機能状態が混乱する可能性があることが確立されています。

住宅敷地内の空気のリストされた特性の変化と二酸化炭素濃度の増加が並行していること、およびその含有量の決定が容易であるため、この指標を空気の質と環境の衛生評価に使用することが可能になります。公共施設の換気の効率化。

窒素およびその他のガス。窒素は大気の主成分です。体内では血液や組織液に溶解しますが、化学反応には関与しません。

高圧条件下では、空気中の窒素が動物の神経筋調整障害を引き起こし、その後興奮と麻薬状態を引き起こすことが実験的に証明されています。研究者らはダイバーの間でも同様の現象を観察した。ダイバーが呼吸にヘリオ酸素混合物を使用することで、明らかな中毒症状を引き起こすことなく、降下深度を 200 m まで増やすことが可能になります。

雷放電中および太陽からの紫外線の影響下で、空気中に少量の他のガスが形成されます。それらの衛生的価値は比較的小さいです。

* 混合ガス中のガスの分圧は、特定のガスが混合物の全体積を占める場合に発生する圧力です。

地球の大気の構造と組成は、地球の発展のある時期や別の時期では常に一定の値ではなかったと言わなければなりません。現在、この要素の垂直構造は、合計 1.5 ～ 2.0 千 km の「厚さ」を持ち、次のようないくつかの主要な層で表されます。

対流圏。
対流圏界面。
成層圏。
ストラトポーズ。
中間圏と中間圏界面。
熱圏。
外気圏。

雰囲気の基本要素

対流圏は垂直方向と水平方向の激しい動きが観測される層であり、気象、堆積現象、気候条件が形成されます。極地（最大15km）を除いて、ほぼどこでも地球の表面から7〜8キロメートルに広がっています。対流圏では、高度が 1 キロメートル上がるごとに約 6.4 ℃ ずつ温度が徐々に低下します。この指標は緯度や季節によって異なる場合があります。

この部分の地球の大気の組成は、次の元素とその割合で表されます。

窒素 - 約78パーセント。

酸素 - 約 21 パーセント。

アルゴン - 約1パーセント。

二酸化炭素 - 0.05%未満。

高度90キロメートルまでの単一組成

さらに、ここでは塵、水滴、水蒸気、燃焼生成物、氷の結晶、海塩、多くのエアロゾル粒子などが見つかります。地球の大気のこの組成は高度約 90 キロメートルまで観測されているため、大気は対流圏だけでなく、その上の層でも化学組成はほぼ同じです。しかし、そこでの大気は根本的に異なる物理的性質を持っています。一般的な化学組成を持つ層は均質圏と呼ばれます。

地球の大気を構成する他の元素は何ですか? クリプトン (約 1.14 x 10 -4)、キセノン (8.7 x 10 -7)、水素 (5.0 x 10 -5)、メタン (約 1.7 x 10 -5) などのガスのパーセンテージ (乾燥空気中、体積基準) 4)、亜酸化窒素（5.0×10 -5 ）など質量百分率で記載されている成分のほとんどは亜酸化窒素と水素で、次いでヘリウム、クリプトンなどが続きます。

さまざまな大気層の物理的性質

対流圏の物理的特性は、惑星の表面への近さと密接に関係しています。ここから、赤外線の形で反射された太陽熱は、伝導と対流のプロセスを伴い、上方に戻されます。地表から離れるにつれて気温が下がるのはこのためです。この現象は成層圏の高さ（11～17キロメートル）まで観察され、その後34～35キロメートルまでは温度はほとんど変化せず、その後高度50キロメートル（成層圏の上限）まで温度が再び上昇します。。成層圏と対流圏の間には対流圏界面の薄い中間層（最大1〜2 km）があり、赤道より上では一定の温度が観察されます（約マイナス70℃以下）。極の上では、対流圏界面は夏にはマイナス 45 度まで「暖まり」ますが、冬にはここの気温はマイナス 65 度前後で変動します。

地球の大気のガス組成には、オゾンなどの重要な元素が含まれています。このガスは太陽光の影響下で大気上層部の原子状酸素から形成されるため、地表には比較的少量の酸素しか存在しません (1 パーセントの 10 のマイナス 6 乗)。特に、オゾンが最も多く存在するのは高度約25kmで、「オゾンスクリーン」全体は極点で7～8km、赤道で18km、上空合計最大50kmのエリアに位置しています。惑星の表面。

大気は太陽放射から保護します

地球の大気中の空気の組成は、個々の化学元素や組成によって、地表やそこに住む人、動物、植物への太陽放射のアクセスをうまく制限するため、生命の保存において非常に重要な役割を果たします。たとえば、水蒸気分子は、8 ～ 13 ミクロンの範囲の長さを除いて、ほぼすべての範囲の赤外線を効果的に吸収します。オゾンは、波長 3100 Å までの紫外線を吸収します。オゾンの薄い層 (地球の表面に置かれた場合、平均でわずか 3 mm) がなければ、深さ 10 メートルを超える水と、太陽放射が届かない地下洞窟にしか存在しません。届く範囲に居住可能です。

成層界面では摂氏ゼロ

大気の次の 2 つのレベル、成層圏と中間圏の間には、注目すべき層、成層圏界面があります。これはオゾン最大値の高さにほぼ対応しており、ここの温度は人間にとって比較的快適な約 0°C です。成層界面の上の中間圏（高度50kmのどこかで始まり、高度80〜90kmで終わる）では、地表からの距離が増すにつれて再び温度の低下が観察されます（マイナス70〜80℃まで））。流星は通常、中間圏で完全に燃え尽きます。

熱圏では - プラス 2000 K!

熱圏（高度約85〜90〜800 kmから中圏界面の後に始まる）における地球の大気の化学組成は、太陽放射の影響下で非常に希薄な「空気」の層が徐々に加熱されるなどの現象の可能性を決定します。。地球の「空気ブランケット」のこの部分では、温度は 200 ～ 2000 K の範囲にあり、これは酸素のイオン化 (原子状酸素は 300 km より上に位置します) と、酸素原子の分子への再結合によって得られます。、大量の熱の放出を伴います。熱圏はオーロラが発生する場所です。

熱圏の上には外気圏、つまり大気の外層があり、そこから軽くて高速で移動する水素原子が宇宙空間に逃げ出すことができます。ここの地球の大気の化学組成は、主に下層の個々の酸素原子、中層のヘリウム原子、上層のほぼ独占的に水素原子によって表されます。ここでは高温が蔓延しています - 約3000 Kで、大気圧はありません。

地球の大気はどのようにして形成されたのでしょうか?

しかし、上で述べたように、惑星は常にそのような大気組成を持っていたわけではありません。この要素の起源には、合計で 3 つの概念があります。最初の仮説は、大気は原始惑星雲からの降着過程を通じて取り込まれたものであることを示唆しています。しかし、今日、この理論は大きな批判の対象となっています。なぜなら、そのような一次大気は、私たちの惑星系の星からの太陽の「風」によって破壊されるはずだからです。さらに、地球型惑星の形成領域では、温度が高すぎるため、揮発性元素を保持できなかったと考えられています。

2 番目の仮説によって示唆されているように、地球の一次大気の組成は、発達の初期段階で太陽系の近くから到着した小惑星や彗星による表面への活発な衝突によって形成された可能性があります。この概念を肯定したり反駁したりするのは非常に困難です。

IDG RASでの実験

最ももっともらしいのは、約 40 億年前に地殻のマントルからのガスの放出の結果として大気が出現したと考える 3 番目の仮説であると思われます。この概念は、ロシア科学アカデミー地理学研究所の「ツァレフ 2」と呼ばれる実験で、隕石由来の物質のサンプルを真空中で加熱することでテストされました。その後、H 2、CH 4、CO、H 2 O、N 2 などのガスの放出が記録されたため、科学者たちは、地球の一次大気の化学組成には水、二酸化炭素、フッ化水素が含まれていると正しく仮定しました ( HF)、一酸化炭素ガス (CO)、硫化水素 (H 2 S)、窒素化合物、水素、メタン (CH 4)、アンモニア蒸気 (NH 3)、アルゴンなど。一次大気からの水蒸気が生成に関与しました。水圏では、二酸化炭素は大部分が有機物質や岩石中に結合した状態にあり、窒素は現代の大気の組成に取り込まれ、再び堆積岩や有機物質にも取り込まれました。

地球の一次大気の組成では、当時必要な量の酸素がなかったため、現代人が呼吸器なしではその中にいることはできません。この元素は15億年前に大量に出現し、地球最古の生物であるアオコやその他の藻類の光合成プロセスの発達に関係していると考えられています。

最小酸素量

地球の大気の組成が当初はほとんど酸素を含まなかったという事実は、酸化されやすいが酸化されないグラファイト（炭素）が最古の（カタルシアの）岩石中に発見されているという事実によって示されています。その後、濃縮された酸化鉄の層を含む、いわゆる縞模様の鉄鉱石が出現しました。これは、地球上に分子状の強力な酸素源が出現したことを意味します。しかし、これらの元素は周期的にしか発見されず（おそらく同じ藻類や他の酸素生成物質が無酸素砂漠の小さな島々に現れた）、世界の残りの部分は嫌気性であった。後者は、酸化されやすい黄鉄鉱が、化学反応の痕跡もなく、流れによって処理された小石の形で発見されたという事実によって裏付けられています。流れる水には十分な通気ができないため、カンブリア紀以前の大気に含まれていた酸素組成は今日の 1 パーセント未満であるという見解が発展しました。

空気組成の革命的な変化

原生代のほぼ中期（18億年前）に、世界が好気呼吸に切り替わった「酸素革命」が起こり、その際、栄養素（グルコース）の1分子から2分子ではなく、38が得られるようになった。嫌気呼吸）エネルギーの単位。酸素に換算した地球の大気の組成は現在の 1% を超え始め、オゾン層が現れ始め、生物を放射線から守りました。たとえば、三葉虫のような古代の動物が厚い殻の下に「隠れた」のは彼女からでした。それから私たちの時代に至るまで、主要な「呼吸器」要素の含有量は徐々にゆっくりと増加し、地球上の生命体の発達の多様性を確保しました。

すぐに予約しましょう。窒素は空気の大部分を占めていますが、残りの部分の化学組成は非常に興味深く多様です。簡単に言うと、主な要素のリストは次のとおりです。

ただし、これらの化学元素の機能についてもいくつか説明します。

1.窒素

空気中の窒素含有量は体積で 78%、質量で 75% です。つまり、この元素は大気中に多く存在し、地球上で最も一般的な元素の 1 つと称されており、さらに人間の居住地以外にも存在しています。ゾーン - 天王星、海王星、および星間空間。つまり、空気中に窒素がどれだけ含まれているかはすでにわかっていますが、その機能については疑問が残っています。窒素は生物の生存に必要であり、次の要素の一部です。

タンパク質;
アミノ酸;
核酸;
クロロフィル;
ヘモグロビンなど。

平均して、生きている細胞の約 2% は窒素原子で構成されており、体積と質量の割合として空気中に非常に多くの窒素が存在する理由がこれで説明されています。
窒素も大気から抽出される不活性ガスの一つです。そこからアンモニアが合成され、冷却などに利用されます。

2. 酸素

空気中の酸素含有量は、最もよくある質問の 1 つです。陰謀はさておき、面白い事実の一つに逸れましょう。酸素は 1771 年と 1774 年の 2 回発見されましたが、発見に関する出版物の違いにより、元素発見の名誉はイギリスの化学者ジョセフプリーストリーに与えられました。プリーストリーは実際に酸素を分離しました。酸素二番目。つまり、空気中の酸素の割合は体積で 21%、質量で 23% を中心に変動します。窒素と合わせて、これら 2 つのガスは地球上の全空気の 99% を形成します。しかし、空気中の酸素の割合は窒素よりも少ないですが、それでも私たちは呼吸の問題を経験しません。実際のところ、空気中の酸素の量は通常の呼吸に合わせて最適に計算されており、純粋な形では、このガスは毒のように体に作用し、神経系の機能の困難、呼吸と血液循環の中断につながります。。同時に、酸素不足は健康にも悪影響を及ぼし、酸素欠乏とそれに伴うあらゆる不快な症状を引き起こします。したがって、空気中にどれだけの酸素が含まれているかが、健康で充実した呼吸に必要なものとなります。

3. アルゴン

アルゴンは空気中で3番目にランクされており、無臭、無色、無味です。このガスの重要な生物学的役割は特定されていませんが、麻薬効果があり、ドーピングとさえ考えられています。大気から抽出されたアルゴンは、工業、医療、人工雰囲気の生成、化学合成、消火、レーザーの作成などに使用されます。

4. 二酸化炭素

金星や火星の大気は二酸化炭素で構成されていますが、地球の大気中の二酸化炭素の割合ははるかに低いです。同時に、海洋には大量の二酸化炭素が含まれており、すべての呼吸する生物によって定期的に供給され、産業の活動によって放出されます。人間の生活の中で、二酸化炭素は消火活動や食品産業でガスとして、また食品添加物 E290 (防腐剤および膨張剤) として使用されます。固体の二酸化炭素は、最もよく知られている冷媒の 1 つである「ドライアイス」です。

5. ネオン

ディスコライト、明るい標識、現代のヘッドライトの同じ神秘的な光には、人間が吸い込む 5 番目に一般的な化学元素であるネオンが使用されています。多くの不活性ガスと同様、ネオンは特定の圧力で人間に麻薬効果をもたらしますが、高圧で作業するダイバーやその他の人々の訓練に使用されるのはこのガスです。また、ネオンとヘリウムの混合物は呼吸器疾患の治療に使用され、ネオン自体は信号灯や同じネオンランプの製造で冷却に使用されます。しかし、固定観念に反して、ネオンの光は青ではなく、赤です。他の色はすべて、他のガスを使用したランプによって生成されます。

6. メタン

メタンと空気には非常に古い歴史があります。人類が出現する前から、一次大気中にはメタンがはるかに大量に存在していました。現在、このガスは燃料や製造の原料として抽出されて使用されており、大気中にはそれほど広くはありませんが、依然として地球から放出されています。現代の研究では、人体の呼吸と生命維持機能におけるメタンの役割が確立されていますが、これに関する信頼できるデータはまだありません。

7. ヘリウム

空気中にどれだけのヘリウムが含まれているかを見れば、このガスが最も重要なものの一つではないことは誰でも理解できるでしょう。実際、このガスの生物学的重要性を判断するのは困難です。風船からヘリウムを吸入するときの音声のおかしな歪みは別として:) ただし、ヘリウムは冶金学、食品産業、航空機や気象観測気球の充填、レーザー、原子炉などの産業で広く使用されています。

8. クリプトン

私たちはスーパーマンの故郷について話しているのではありません:) クリプトンは空気より3倍重く、化学的に不活性な不活性ガスで、空気から抽出され、白熱灯やレーザーに使用され、今でも活発に研究されています。クリプトンの興味深い特性の中で、3.5気圧の圧力では人間に麻薬効果があり、6気圧では刺激的な臭いが発生することは注目に値します。

9. 水素

空気中の水素は体積で 0.00005%、質量で 0.00008% を占めていますが、同時に宇宙で最も一般的な元素でもあります。その歴史、生産、応用について別の記事を書くことは十分に可能ですので、ここでは化学、燃料、食品産業、航空、気象、電力などの業界の小さなリストに限定します。

10. キセノン

後者は空気の成分であり、当初はクリプトンの混合物のみと考えられていました。その名前は「エイリアン」を意味し、地球内外の両方のコンテンツの割合が最小限であるため、コストが高くなります。今日では、強力なパルス光源の製造、医学における診断と麻酔、宇宙船のエンジン、ロケット燃料など、キセノンなしでは成り立ちません。さらに、キセノンは吸入すると声が著しく低くなり（ヘリウムの逆効果）、最近ではこのガスの吸入がドーピング剤のリストに含まれています。

雰囲気（ギリシャのアトモス - 蒸気とスファリア - ボールから） - 地球と一緒に回転する地球の空気の殻。大気の発達は、地球上で起こる地質学的および地球化学的プロセス、さらには生物の活動と密接に関係していました。

空気は土壌の最小の細孔に浸透し、水にも溶けるため、大気の下限は地球の表面と一致します。

高度2000～3000kmの上部境界は徐々に宇宙空間へ抜けていきます。

酸素を含む大気のおかげで、地球上で生命が存在することができます。大気中の酸素は、人間、動物、植物の呼吸過程で使用されます。

もし大気が存在しなければ、地球は月と同じくらい静かになるでしょう。結局のところ、音は空気の粒子の振動です。空の青い色は、レンズを通るように大気を通過する太陽光線がその成分色に分解されるという事実によって説明されます。この場合、青と青の色の光線が最も散乱されます。

大気は太陽の紫外線の大部分を閉じ込め、生物に悪影響を及ぼします。また、地表付近に熱を保持し、地球の寒冷化を防ぎます。

大気の構造

大気中では、密度の異なるいくつかの層を区別することができます（図1）。

対流圏

対流圏- 大気の最下層。極の上の厚さは8〜10 km、温帯緯度では10〜12 km、赤道以上では16〜18 kmです。

米。 1. 地球の大気の構造

対流圏の空気は地表、つまり陸地と水によって加熱されます。したがって、この層の気温は高さとともに 100 m ごとに平均 0.6 °C 低下し、対流圏の上部境界では -55 °C に達します。同時に、対流圏の上部境界にある赤道地域の気温は -70 °C、北極地域では -65 °C です。

大気の質量の約 80% が対流圏に集中し、ほぼすべての水蒸気が存在し、雷雨、嵐、雲、降水が発生し、空気の垂直方向 (対流) と水平方向 (風) の動きが発生します。

天気は主に対流圏で形成されると言えます。

成層圏

成層圏- 対流圏の上空、高度 8 ～ 50 km に位置する大気の層。この層の空の色は紫色に見えますが、これは空気の薄さによって説明され、太陽光線がほとんど散乱されません。

成層圏には大気の質量の 20% が含まれています。この層内の空気は希薄で、水蒸気がほとんど存在しないため、雲や降水はほとんど発生しません。しかし、成層圏では安定した気流が観測され、その速度は時速300kmに達します。

この層は濃縮されています オゾン(オゾンスクリーン、オゾン圏) 紫外線を吸収し、紫外線が地球に到達するのを防ぎ、それによって地球上の生物を保護する層。オゾンのおかげで、成層圏の上端の気温は -50 ～ 4 ～ 55 °C の範囲になります。

中間圏と成層圏の間には、成層圏界面という移行帯があります。

中間圏

中間圏- 高度50〜80 kmにある大気の層。ここの空気密度は地球表面の 200 分の 1 です。中間圏では空の色が黒く見え、日中は星が見えます。気温は-75(-90)℃まで下がります。

高度80kmから始まります 熱圏。この層の気温は高度250 mまで急激に上昇し、その後一定になります。高度150 kmでは220〜240℃に達します。高度500～600kmでは1500℃を超えます。

中間圏と熱圏では、宇宙線の影響で、ガス分子が原子の帯電（イオン化）粒子に崩壊するため、大気のこの部分はと呼ばれます。 電離層- 高度 50 ～ 1000 km に位置する非常に希薄な空気の層。主にイオン化した酸素原子、窒素酸化物分子、自由電子から構成されます。この層は高い帯電を特徴としており、長波および中波の電波が鏡のように反射されます。

電離層では、太陽から飛来する荷電粒子の影響による希ガスの輝きであるオーロラが現れ、磁場の鋭い変動が観察されます。

外気圏

外気圏- 1000km以上に位置する大気の外層。この層は、ガス粒子が高速で移動し、宇宙空間に散乱する可能性があるため、散乱球とも呼ばれます。

大気の組成

大気は窒素 (78.08%)、酸素 (20.95%)、二酸化炭素 (0.03%)、アルゴン (0.93%)、少量のヘリウム、ネオン、キセノン、クリプトン (0.01%)、オゾンやその他のガスが含まれますが、その含有量は無視できます (表 1)。地球の大気の現在の構成は1億年以上前に確立されましたが、それにもかかわらず、人間の生産活動の急激な増加により、その構成は変化しました。現在、CO 2 含有量は約 10 ～ 12% 増加しています。

大気を構成するガスはさまざまな機能的役割を果たします。しかし、これらのガスの主な重要性は、これらのガスが放射エネルギーを非常に強く吸収し、それによって地球の表面と大気の温度状況に重大な影響を与えるという事実によって主に決定されます。

表 1. 地表近くの乾燥大気の化学組成

	ボリューム集中。 %	分子量、単位

酸素

二酸化炭素





亜酸化窒素
	0から0.00001まで
二酸化硫黄	夏は0から0.000007。冬は0から0.000002まで
	0 ～ 0.000002	46,0055/17,03061
二酸化アゾグ

一酸化炭素

窒素、大気中に最も一般的なガスであり、化学的には不活性です。

酸素窒素とは異なり、化学的に非常に活性な元素です。酸素の具体的な機能は、従属栄養生物の有機物、岩石、火山から大気中に放出される低酸化ガスの酸化です。酸素がなければ死んだ有機物の分解はありません。

大気中の二酸化炭素の役割は非常に大きいです。燃焼プロセス、生物の呼吸、腐敗の結果として大気中に流入し、まず第一に、光合成中に有機物を生成するための主要な建築材料です。さらに、二酸化炭素が短波太陽放射を透過し、長波熱放射の一部を吸収する能力は非常に重要であり、これにより、以下で説明するいわゆる温室効果が生じます。

大気のプロセス、特に成層圏の熱状態も次の影響を受けます。 オゾン。このガスは太陽からの紫外線を自然に吸収する役割を果たし、太陽放射の吸収により空気が加熱されます。大気中の総オゾン含有量の月平均値は、緯度と時期に応じて、0.23〜0.52 cmの範囲内で変化します（これは、地上の圧力と温度におけるオゾン層の厚さです）。赤道から極地にかけてオゾン含有量は増加し、秋に最小値、春に最大値となる年周期があります。

大気の特徴的な特性は、主要なガス (窒素、酸素、アルゴン) の含有量が高度によってわずかに変化することです。大気中の高度 65 km では、窒素含有量は 86%、酸素 - 19、アルゴン - 0.91 です。、高度95 km - 窒素77、酸素21.3、アルゴン0.82％。大気の垂直方向と水平方向の組成の一定性は、混合によって維持されます。

空気中にはガス以外にも次のようなものが含まれています。 水蒸気そして 固体粒子。後者は、自然起源と人工 (人為的) 起源の両方を持つことができます。これらは、花粉、小さな塩の結晶、道路の粉塵、エアロゾル不純物です。太陽光線が窓を通過すると、肉眼で見ることができます。

都市や大規模な工業地帯の空気中には特に多くの微粒子が存在しており、燃料の燃焼中に生成される有害なガスやその不純物の排出がエアロゾルに追加されます。

大気中のエアロゾルの濃度は大気の透明度を決定し、地表に到達する太陽放射に影響を与えます。最大のエアロゾルは凝縮核です（緯度から）。凝縮- 圧縮、増粘） - 水蒸気から水滴への変換に寄与します。

水蒸気の重要性は主に、水蒸気が地表からの長波熱放射を遅らせるという事実によって決まります。大小の水分サイクルの主要なリンクを表します。ウォーターベッドの凝縮中に気温が上昇します。

大気中の水蒸気の量は時間と空間によって変化します。したがって、地表の水蒸気の濃度は、熱帯地方の 3% から南極大陸の 2 ～ 10 (15)% の範囲になります。

温帯緯度の大気の垂直柱に含まれる水蒸気の平均含有量は約 1.6 ～ 1.7 cm です (これは凝縮した水蒸気の層の厚さです)。大気のさまざまな層の水蒸気に関する情報は矛盾しています。たとえば、高度 20 ～ 30 km の範囲では、高度に応じて比湿度が大きく増加すると仮定されました。しかし、その後の測定では、成層圏の乾燥度がさらに高まっていることが示されています。どうやら、成層圏の比湿度は高度にほとんど依存せず、2〜4 mg/kg であるようです。

対流圏の水蒸気含有量の変動は、蒸発、凝縮、水平輸送のプロセスの相互作用によって決まります。水蒸気の凝縮の結果として雲が形成され、雨、ひょう、雪の形で降水量が降ります。

水の相転移のプロセスは主に対流圏で発生します。そのため、成層圏（高度 20 ～ 30 km）や中間圏（中間界面付近）では、真珠光沢や銀色と呼ばれる雲が比較的まれに観察されますが、対流圏の雲は観察されません。多くの場合、地球の表面全体の約 50% を覆います。

空気中に含まれる水蒸気の量は気温によって決まります。

-20℃の空気1立方メートルには、1g以下の水分が含まれます。 0℃ - 5 g以下; +10°Cで-9g以下; +30°C - 水30g以下。

結論：気温が高いほど、より多くの水蒸気を含むことができます。

空気はもしかしたら リッチそして 飽和していない水蒸気。したがって、+30 °Cの温度で1 m 3 の空気に15 gの水蒸気が含まれている場合、空気は水蒸気で飽和していません。 30 gの場合 - 飽和しています。

絶対湿度空気1m3に含まれる水蒸気の量です。グラム単位で表されます。たとえば、「絶対湿度は15」という場合、1mLには15gの水蒸気が含まれることになります。

相対湿度- これは、特定の温度で 1 mL に含まれる水蒸気の量に対する、1 m 3 の空気中の実際の水蒸気の含有量の比率 (パーセント) です。たとえば、ラジオが相対湿度が 70% であるという天気予報を放送した場合、これは、その温度で空気中に保持できる水蒸気の 70% が含まれていることを意味します。

相対湿度が高いほど、つまり空気が飽和状態に近づくほど、降水の可能性が高くなります。

赤道帯では気温が年間を通じて高く、海洋表面から大量の蒸発が起こるため、常に高い（最大 90%）空気の相対湿度が観察されます。極地では相対湿度も高くなりますが、低温では少量の水蒸気でも空気が飽和または飽和に近い状態になるためです。温帯緯度では、相対湿度は季節によって変化します。冬は高く、夏は低くなります。

砂漠の空気の相対湿度は特に低く、そこに含まれる空気 1 m 1 に含まれる水蒸気は、特定の温度で存在できる水蒸気の 2 ～ 3 分の 1 です。

相対湿度を測定するには、湿度計が使用されます（ギリシャ語の hygros（湿った）と metreco（測定する）から来ています）。

飽和空気は冷却されると同量の水蒸気を保持できなくなり、濃くなり（凝縮し）、霧の液滴になります。夏には晴れた涼しい夜に霧が観察されます。

雲- これは同じ霧ですが、地表ではなく特定の高さで形成されるだけです。空気が上昇すると冷却され、その中の水蒸気が凝縮します。結果として生じる小さな水滴が雲を構成します。

雲の形成も含まれます 粒子状物質対流圏に浮遊している。

雲は、その形成条件に応じてさまざまな形をとることができます (表 14)。

最も低くて重い雲は層雲です。それらは地表から2kmの高度に位置しています。高度2～8kmでは、より絵のように美しい積雲が観察できます。最も高くて最も軽いのは巻雲です。それらは地表から8〜18kmの高度に位置しています。

家族	雲の種類	外観
A. 上層雲 - 6 km以上	I.巻雲	糸状、繊維状、白色
	II. 巻積雲	小さなフレークとカールの層と隆起、白
	Ⅲ．巻層雲	透明感のある白っぽいヴェール
B. 中層雲 - 2km以上	IV. 高積雲	白と灰色の層と隆起
B. 中層雲 - 2km以上	V. 高層化	ミルキーグレーカラーのなめらかなヴェール
B. 低い雲 - 最大 2 km	VI. ニンボ層雲	形のない固体の灰色の層
	VII. 層積雲	不透明な層と灰色の隆起
	Ⅷ. レイヤード	不透明なグレーベール
D. 垂直方向の発展の雲 - 下層から上層へ	IX. 積雲	クラブとドームは真っ白で、風で端が破れている
D. 垂直方向の発展の雲 - 下層から上層へ	X.積乱雲	濃い鉛色の力強い積雲状の塊

大気保護

主な供給源は産業企業と自動車です。大都市では、主要交通路におけるガス汚染の問題が非常に深刻です。このため、我が国を含む世界中の大都市の多くが、自動車排気ガスの毒性に対する環境規制を導入しています。専門家によると、空気中の煙や塵により、地表への太陽エネルギーの供給が半分に減少し、自然条件の変化につながる可能性があります。

大気中の酸素の割合は何パーセントですか。 体積パーセントで表した空気の組成: 図と興味深い事実。 人間の体の適応能力により、少量であっても正常な呼吸が観察されます。