> Энциклопедический словарь Гранат, страница 43 > Атмосферный воздух состоит из механической смеси азота

Атмосферный воздух состоит из механической смеси азота

Атмосферный воздух состоит из механической смеси азота, кислорода, аргона и других химических элементов и соединений. По закону Дальтона каждый газ распространяется так, как еслибы ему был предоставлен весь объём. Поэтому главные составные части А., основные газы—азот, кислород и аргон, отличаются значительным постоянством состава, не считая, конечно, случайных местных влияний. До 1774 г. атмосферный воздух считался простым телом, одним из четырех элементов того времени (огонь, вода, земля и воздух). В 1774 г. Пристлей и ИПееле открыли кислород, причем Шееле нашел, что воздух состоит из двух отдельных газов: из кислорода и из какого-то другого газообразного тела, получившего впоследствии название азота. В том же 1774 г. Бергман открыл в А. присутствие углекислоты, которую принимал за простое тело, как и Бельмонт, открывший углекислоту (под названием Gas sylvestre) еще в 1664 г.

В конце XVIII и в начале XIX столетия химики определяли разными эв-диометрическими способами только количество кислорода в воздухе, предполагая, что только он важен для жизни человека и животных. В 1774 г. Шееле нашел в воздухе 5/иб кислорода по объёму, в 1780 г. Вольта 20,8%, и в 1790 г. Де Марти 21%. В настоящее время нормальным количеством кислорода считают 21,00% по объёму воздуха, освобожденного от водяных паров, атмосферной пыли и прочих примесей. Процентное содержание кислорода с высотою почти не изменяется: Бус-сенго нашел, что с увеличением высоты А. количество кислорода уменьшается, но результаты Гэй-Люссака и Леви приводят к выводу, что процентное содержание кислорода на всех высотах почти одинаково, что и подтверждается анализами последнего времени. Пробы воздуха, принесенные автоматическим прибором Кальете, поднятым на шаре-зонде 18 февраля 1897 г. до высоты 15.000 метров, дали 20,79% кислорода (:теоретически предполагался меньший °/0). Анализы Буссенго, Дюма, Леви, Браве, Мартинса, Бруннера и др. в Парняге, на Немецком море, в Южной Америке, на Атлантическом Океане, в Швейцарии, Дании, в пределах точно сти наблюдений, свидетель ствуют о постоянстве содержания кислорода (следовательно и азота) в А. в разных местностях. Оно также не меняется с временами года, но днем и ночью замечается небольшая разность, а именно, ночью содержание кислорода на 0,1% меньше, чем днем. Далее, было замечено, что во время антициклон. воздух содержит больше кислорода, чем при циклонах, и объяснили это нисходящими и восходящ. течениями А. Впрочем, причины изменений содержания кислорода в А. весьма сложны и должны быть связаны с целым рядом процессов и факторов, как физической, так и органической ягизни нашей планеты. В одном месте могут преобладать процессы окисления над процессами восстановления кислорода, в другом месте—наоборот, а то и другое изменяет процентное отношение кислорода в А.

Главную массу А. составляет азот, а именно, в сухом и чистом воздухе 78% по объёму или 75В2°/о по весу. До недавнего времени (1894) количество азота принималось равным 79% по объёму и 77% по весу. Лорд Рели и проф. Ремси при абсолютных определениях атомных весов химических элементов обратили внимание на некоторые аномалии при определении атомного веса азота в зависимо

		Плотность.
Газы.		Водород=1.
Азот N.		13,92
Кислород 0.. .		15,94
Аргон Аг.. .		19,82
Гелий Не .		1,97
Криптон Кг.. .		40,80
Неон Ne .		9,91
Водород Н.. .		1,00
Ксенон X.. .		64,00

При повышении температуры из жидкого атмосферного воздуха выделяются сперва элементы с низкими точками кипения, как водород и неон; из главных составных частей (азот и кислород) азот имеет более низкую точку кипения, и поэтому из жидкого воздуха сперва испаряется азот, а затем кислород.- Понятно, что жидкий воздух содержит больше кислорода (около 50%), чем газообразный. Вышеупомянутые газы в А. находятся не в химических соединениях, а в простом лишь смешении. Кроме них А. содержит еще 0,03% углекислоты (С02, плотность 22,01, точка кипения —80° или 193° абсолютной температуры), небольшое количество аммиака (NH8), азотной кислоты (NH03), озона (аллотропическ. состояние кислорода), перекиси водо-р ода, воды во всех трех аггрегат-ных состояниях, всякого рода атмосферной пыли, бактерий, плесневых грибков и проч., не говоря о случайных и местных примесях.

Количество углекислоты по наблюдениям Бергмана в 1774 г. оказалось очень значительным, но его способы определений оказались нести от источника его и нашли, что эти аномалии обусловлены примесями к азоту из А-ы новых, до той поры химии неизвеетн., газообразных элементов в А-е: аргона, неона, криптона, ксенона и гелия. Отличительным свойством этих новых „благород-ныхъ“ газов является отсутствие химического сродства к какому-бы то ни было химическому элементу. В настоящее время принимают, что чистый и сухой атмосферн. воздух имеет следующий состав:

Содержаниепо	Точка кипения	при 760 миллиметров. Абсолютная
объёму.	Температура.	температура.
78,03%	—195,4°	77,5°
20,99%	—182,4°	90,5°
0,94%	—186,1°	86,9°
0,00015%	—	—
0,00001%	—151,6°	121,3°
0,0015%	—250°е	23°
0,01%	—252°	21°
0,000001%	—109°	164°

точными. При каждом более совершенном способе наблюдений получалось и новое число для процентного содержания углекислоты в А., и всегда менее предыдущого. Так, например, нашли: Гелер — 10%, Шееле (1782) —6%, Пристлей (1783)—2%, Гиртан-нер (1801) — 1%, Паррот — 0,5%, Гумбольдт—от 0,5 до 1,8%, Томсон—0,1° /о, Дальтон — 0,05%, Сос-сюр—от 0,04 до 0,07%, Буссенго и Леви — 0,04%, а по новейшим определениям — в среднем 0,03%. Содержание углекислоты подвержено значительным колебаниям в зависимости от времени года и суток, высоты над уровнем моря, разных географических и метеорологических условий, растительности и прочие Посреди суши суточные и годов. колебания объясняются жизнедеятельностью зеленых растений под действием солнечных лучей, разлагающих углекислоту воздуха на углерод и кислород, причем растения усваивают углерод, а кислород выделяется и распространяется в А., чем и объясняются колебания не только углекислоты, но также кислорода в А. Кроме того углекислота расходуется морямии океанами, воды которых поглощают около 83% всей вновь образующейся углекислоты. По наблюдениям обсерватории Монсури в Париже, летом и днем углекислоты в А. меньше, чем зимою и ночью. С апреля по сентябрь днем количество углекислоты в 100 куб. метрах воздуха на 1,4 литра меньше, чем ночью. На о-ве Гаити наблюдали днем 27,0 литров, а ночью 29,2 литр. в 100 куб. метр. воздуха. Посреди океана суточные колебания количества углекислоты имеют обратный характер: максимум днем, минимум ночью, что объясняется влиянием температуры на выделение газа из морской воды. Углекислота совершает в А. круговорот; в одном месте она выделяется или образуется, а в другом месте потребляется и поглощается. Она является результатом разнообразных процессов, совершающ. на земной поверхности и в А., каковы: вулканич. извержения, выделение углек. из почвы, гниение, горение, различные химические процессы, процессы дыхания людей и животных. Взаимодействием этих процессов поддерживается то равновесие, которое выражается современным средним содержанием углекислоты, а колебания содержания этого газа в А. зависят от места и времени прихода и расхода. В городах, в закрытых помещениях при скоплении людей или животных, количество углекислоты поразительно возрастает, как видно, наприм., из опыта проф. Вериго в одной из гимназий в Одессе. Он нашел в классе после первого урока 33, а после 3-го урока 63 литра углекислоты в 100 куб. метр. воздуха. Углекислота, как и водяной пар и атмосферная пыль, сильно влияет на теплопрозрачность А. В прежние геологические эпохи, когда А. получала избыток углекислоты или значительно очищалась от нея при выделении кислор., происходили значительные изменения климата, а также в животном и растительном мире, так как кислород и углекислота активные газы А-ы и постоянно участвуют во всех процессах в жизни нашей планеты.

Постоянство состава А. с высотою изменяется, и в верхних слоях состав А. до послед. времени предполагался по теоретическим соображениям следующий (в °/0°/0 по объёму):

Высота над уровнем моря	Азот.	Кислород.	Аргон.	Угольнаякислота.	Водород.	Гелий.
				Угольнаякислота.
з километрах.
о. .		21,0	0,94	0,033	0,010	0,00015
10. .		18,2	0,56	0,015	0,035	0,001
20. .		15,2	0,31	0,006	0,147	0,002
50. .		7,0	0,03	0,000	13,645	0,126
100. .	0,1	0,0	0,00	0,000	99,448	0,453

На высоте 100 клм. А. состоит из водорода (99В2°/о) и 1/г°/о гелия.

В А. заключается некоторая доля аммиака (NH3) и азотная и азотистая кислоты. Обыкновенно определяют количество азота, входящого в эти химическ. соединения, кот. выпадают из А. дождем, преимущественно в начале дождя. В течение года в обсерватории Монсури на десятину выпадает более 10 килограммов амми-ачного азота и 4 килограмма азота в азотной и азотистой кислотах. Наблюдения в Англии и Шотландии показывают, что в городах выпадает с дождем больше аммиака и кислот азота, чем в деревнях.!

В А. находится очень небольшое ко-лич. сильно окисляющих, веществ, озона и перекиси водорода, которые образуются при электрических разрядах. Еще Шенбейн в Базеле в 1840 г. нашел, что воздух после грозы содержит 2—3 миллиграмма озона в 100 куб. метр. Изследования московского професс. Шене показали, что из упомянутых окислителей зимою преобладает озон, а летом перекись водорода. В городах озона меньше, чем в деревнях и горах. В жидком состоянии озон синего цвета; его точка кипения—125°, или абсолютная температура 148°. Плотность озона в 11/2 раза больше плотнооти кислорода. Так как озон и кислород после сжижения имеют синий цвет, то этим некоторые геофизики объясняют голубой цвет неба,—взгляд, впрочем,неправильный.

Частицы морской воды уносятся воздушными течениями на значительные расстояния; на пути оне испаряются, оставляя в А. различные вещества, которые были в них растворены. Таким образом может быть объяснено присутствие в атмосфере брома, иода, хлористого натрия и так далее

В А. всегда находится вода в твердом, жидком и парообразном состоянии; она составляет наиболее подвижную и неустойчивую составную часть земной А. Она находится непрерывно в стадии преобразования, то в стадии таяния и испарения, то в стадии замерзания, сгущения и оседания. Количество воды в А. постоянно изменяется в весьма широких пределах. В твердом состоянии она встречается в виде ледяных кристаллов, снега, града, крупы, ледяного дождя и тумана, перистых облаков до высоты 13 км.; в жидком состоянии она образует капли разных размеров, из которых самия мелкие плавают в А. в виде тумана или облаков, а более крупные выпадают в виде дождя. В парообразном состоянии вода имеется в А. везде и всегда, только в разных количествах в зависимости от температуры воздуха, направления ветров, распределения суши и морей, изобарических систем и прочие Температура воздуха самый важный фактор влажности, но она определяет только высший предел колич—ва во-дян. паров, насыщающого воздух. В одном кубическом метре воздуха может быть водяных паров: 50,6 граммов при 40°Ц; 30,0 гр. при 30°; 17,1 гр. при 20°; 9,3 гр. при 10°; 4,8 гр. при 0°; 2,4 гр. при—10°; 1,1 гр. при—20°; 0,5 гр. при—30°; 0,2 гр. при—40°. Так как температура воздуха уменьшается с высотою, то и количество водяных паров должно уменьшиться. До высоты 2000 метров находится 1/2 всех водяных паров, а выше 6000 метр. только 1/10. Водяной пар не может распространяться по вертикальномунаправлению, по закону диффузии Дальтона и образовать самостоятельную А., как другия составные части А., например азот и кислород, потому что температура кладет известные пределы для распространения подобной А-ы.

Важную роль в физической жизни А. играет атмосферная пыль, постоянно взвешенная в А. и образующая своего рода постоянную пылевую А. Она образуется из мелких обломков, неорганических и органических, поднятых ветром и восходящими токами, вулканической пыли, организованных тел (бактерии, плесень) и пыли космического происхождения. Число частиц огромное, особенно в замкнутых помещениях. Наблюдения с аппаратом Айткина дали следующие результаты. Число пылинок в каждом кубическом сантиметре воздуха составляло: 32.000 после дождя, а после сухой погоды—130.000; в комнате с двумя газовыми рожками, на высоте 1,2 метра над полом— 1.860.000, вблизи потолка—5.420.000; в воздухе над пламенем бунзенов-ской горелки—30 миллионов пылинок в каждом куб. сантиметре. Морской и горный воздух беден пылью, и поэтому мало пылинок на море, на большой высоте в горах, при нисходящих токах и при ветрах, дующих с океана. На горе Риги нашли в каждом кубическом сантиметре при ветре, дующем с гор, от 421 до 1.305 пылинок, а при ветре, дующем из населенных мест, от 1.092 до 5.755. В Париже нашлинабашне Эйфеля отъ226 до 104.000, а внизу от 160.000 до 210.000 пылинок Дождь и снег промывают воздух, и после них количество пылинок немного меньше. После вулканических извержений, обширных пожаров, бурь в степях и -пустынях присутствие большого количества пыли в А. изменяет ея прозрачность, рассеивающую способность, интенсивность дневных нагреваний и ночных охлаждений в нижних слоях А. Атмосферной пыли, в недавное время, приписывали особенно важную роль при сгущении водяных паров в А., т. е. при образовании тумана, облаков и осадков, и была высказана мысль, что

245

Атмосферная пыль—Атмосферное электричество.

без атмосферной пыли нет осадков. Предполагали, что микроскопические пылинки безусловно необходимы для образования дождя: каждая пылинка является ядром, около которого происходит сгущение паров. Хотя это крайнее воззрение не подтвердилось, тем не менее, отсутствие пыли в А. значительно задерживает процесс сгущения водяных паров.

Кроме атмосферной пыли, органической и неорганической, в А. находятся бактерии и плесневые грибки. На площади St. Gervais в Париже в каждом куб. метре воздуха нашли в среднем выводе 7.290 бактерий и 2.165 плесневых грибков; в июле нашли 11.540 бактерий и 2.740 плесн. грибков, а в феврале—3.425 бактерий и 1.730 плесневых грибков. Их число быстро уменьшается при переходе к океанам и к полярным странам. См. также ветер, испарение, гидрометеоры, облака.

Э. Лейст.