大気汚染
大気は地球誕生のころからある自然由来の汚染のみならず、水同様に近代文明発展の過程において様々な大気汚染因子、工場の煙突や、自動車から排出される排煙、排気ガス、産業廃棄物等から揮発する種々の化学物質、人の生活場から発生する汚染物質等、様々な発生源及びそこから発生する汚染物質により汚染されています。代表的なものとして、SOx、NOx、二酸化炭素、フロン、メタンガス、ダイオキシン等があり、これらの物質のあるものは、温室効果ガスとして、地球の温暖化を促進したり、オゾン層の破壊など、地球規模の環境破壊が進んでいるのです。このような大気環境において汚染物質に直接経気道あるいは経皮、経口的に曝露されるか、地球の物質循環のメカニズムを介して生物濃縮を起こし、食物連鎖の過程で最終的に人に濃縮され健康被害をまねいているということになります。 また住環境等においても室内空気の供給源を屋外大気に求める以上、室内の空気環境の向上を考える上でも大気は重要なファクターです。
Date: 2016/10/16(日)


空気の成分
空気中には、いろいろなものが混ざり合い、浮遊しています。局地的に特殊な気体が多いところもありますが広い範囲での空気は、一定の組成を持つ混合気体です。水蒸気の成分を除くと、前述した均一圏までの成分は一定です。空気の主成分は、窒素N₂、酸素O₂、アルゴンAr、二酸化炭素CO₂で、ほかにネオンNe、ヘリウムHe、クリプトンKrなどを含んでいます。空気中に含まれる水蒸気量は、温度によって大きく変わるために、水蒸気を含まない空気を乾き空気、水蒸気を含む空気を湿り空気として、乾き空気を基準にして考えると便利です。乾き空気の主成分の大半を占める窒素は、無色、無味、無臭の毒性のない気体であす。無色の液体、無色の結晶固体にもなり常温で不活性であり、燃焼や呼吸においては酸素の希釈剤の役割を果たしています。ご存知の通り酸素は、無色、無臭の気体です。酸素は、1分子あたり2個の原子を含むO₂として存在するが、1分子あたり3個の原子を含むオゾンO₃があります。
Date: 2016/10/15(土)


大気の構造・役割
大気の構造・組成から大気の役割をまとめると生物に対してその生命の維持に必要な酸素や窒素を、植物の光合成に必要な二酸化炭素を供給し、大気成分の酸素やオゾンが生物にとつて有害な紫外線からの影響を防ぎ、太陽からの可視光を地球表面に到達させ、また赤外線の宇宙空間への逃散をおさえるいわゆる温室効果によって地球表面の温度を生物が生きてゆくのに適当な値に保っています。また物質やエネルギーを地球全体に輸送する役割も果しています。このように大切な働きをしている大気が人間活動によって汚染され現在のような異常気象やアレルギーといった問題も起きているのが現状です。
Date: 2016/10/14(金)


大気の循環と気候
太陽放射により受け取ったエネルギーと赤外線放射で失ったエネルギーの差(30)は顕熱(地表面から直接熱の形で大気へ伝わるエネルギー、10)や水の蒸発に伴う熱量(着熱、20)として補われており、大気全体としては熱的なバランスが保たれています。このような大気に対する熱収支が地球全体に一様に行われていれば大気の大きな循環は起こらないはすですが、実際には一様ではありません。低緯度では日射量が赤外放射量を上回っているのに対し、高緯度ではその逆となっています。このままでは低緯度では温度が年々上昇し、高緯度では逆の現象が起こることになります。しかし、実際には熱的アンバランスを打ち消す方向に、すなわち、低緯度で得た熱を高緯度に運ぶような、大気の動き(大気の大循環)が起こっています。大気の動きはこの他に台風や竜巻などもっと局地的なものや、季節、時間によって変動するものなど、その動きはかなり複雑ですが現在の状況は人工的なエネルギー消費による異常変動気象状況が起こっているということになっています。
Date: 2016/10/13(木)


地球温暖化と赤外線
大気はまた地球自身が宇宙空間に放射する赤外線を吸収します。これはおもに、大気中に存在する水蒸気と二酸化炭素によるものであり、その結果温室効果が生じるのです。大気が地球から放射される赤外線を吸収しないと仮定すると地球の平均表面温度は−18℃となり、実際の気温(15℃)よりもかなり低いものとなってしまいます。現在のような温暖な地球の環境は大気による温室効果がもたらしたものともいえます。しかし、大気中の二酸化炭素濃度が増えて温室効果が増えすぎると熱的バランスがくすれ、地球温暖化とそれから派生するさまざまな環境問題が生じてくるのです。
Date: 2016/10/12(水)


大気と光の相互作用及び紫外線の影響
地球は太陽からの強い光を受けている。この太陽からの放射光の−部は大気などによって吸収されたり、雲やエアロゾルによって散乱・反射し、残りが地表面に達し、地球を暖めるエネルギーや植物による光合成などに用いられています。太陽からの光は470nmの波長付近にエネルギーの極大値を持つ連続スペクトルで、×線や紫外線などの波長の短い光から、赤外線や電波などのように波長の長いものまで広い波長範囲にわたっています。×線や紫外線などの波長の短い光は、高いエネルギーを持つため、物質に吸収されてその化学結合を切る性質をもつています。したがって、多数の分子の集合体である生命体が紫外線に長時間さらされると細胞核の染色体が破壊され、細胞の増殖ができなくなるなど、致命的なダメージを受けます。大気中の酸素やオゾンはこの紫外線を吸収し、生命体への悪い影響を減少させる働きをしているのです。高度40kmでは見られる300nm以下の紫外領域の光は高度の低下とともに減少し、地上にはほとんど至り達していないことがわかります。そのおかげで地球の生命が存在できているのです。いわばオゾン層を含む地球を包む大気が我々を守ってくれているのです。
Date: 2016/10/11(火)


現在の大気
当初地球で生成した酸素量は現在の大気濃度の干分の1程度であり、この過程だけでは現在のような酸素の豊富な大気組成は考えられないことで次に述べるような生命体の光合成による酸素の生成を考慮します。大気にわずかに生成した酸素は、地球上に到達する紫外線量を急激に減少させました。この結果海洋の中に葉緑素をもつ藻類のような生命体が誕生し、光合成によって酸素の生産を始めました。しかしまだこのレベルの酸素濃度では、生命体は海洋のかなり深い部分で弱い太陽光を利用して光合成をしていたにすぎませんでした。酸素濃度があがることにより水中への∪∨一Cの量は激減し、水深数センチまでに限られ、この結果海中の生物は紫外線の影響をほとんど受けることなく、より浅い部分で強い可視光線を利用して光合成を活発に行うことが可能となりました。大気中の酸素量はどんどん上昇し、約4億年前には現在の十分の一に達し、成層圏でオゾン層が形成され、オゾン層の生成によって地上に達する紫外線の量はますます減少し、ついに生物は陸上で生活できるようになりました(第二臨界値)。陸地での植物の活発な酸素の生産によって、現在のような窒素と酸素を主成分とする大気ができあがったのです。

Date: 2016/10/10(月)


大気の進化
地球の大気が同じ太陽系の惑星のものと大きく異なります。ではなぜ地球だけが特異なのかということに関してはは地球上での生命の発生にも深く関連しています。地球の大気組成は地球の誕生以来同じ組成を保っていたのではなく、さまざまな過程を経ながら数億年前でき上がったといわれています。地球が誕生した46億年前の原始大気(−次大気)は、水素とヘリウムを主成分にしたものと考えられています。しかし、この一次大気はそのころ太陽から吹いていた強い太陽風によって吹き飛ばされ、地球は非常に短い期間に一次大気を失い、その後マグマから放出されたガスが大気を支配するようになり(二次大気)、その主成分は水蒸気と二酸化炭素でした。地球の温度が下がるにつれて水蒸気は凝結して水となって海洋を形成し、二酸化炭素はその海洋に溶け込んで炭酸塩となって大気から取り除かれていきました。また酸素は最初、大気中の水蒸気が紫外線によって光分解することによって生成されました。現在の大気に至ることを知ることにより現在の異常気象への対策も意識できるようになってきます。
Date: 2016/10/09(日)


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