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大気は地球を取り巻くガスの混合物です。それは生命にとって不可欠であり、呼吸のための空気の供給、紫外線の吸収、隕石からの惑星の保護、気候の制御、水循環の調整など、いくつかの目的を果たします。地球の大気は、約78%の窒素、21%の酸素、1%のアルゴン、および二酸化炭素とネオンを含む微量の他のガスで構成されています。
窒素
窒素は無色、無臭、不活性ガス(他の物質と反応しない)で、1772年に化学者ダニエルラザフォードによって発見されました。窒素は大気中の最も豊富なガスであり、すべての生物に含まれています。アミノ酸、タンパク質、DNA、RNAの重要な成分です。すべての生物は、成長、繁殖、および代謝プロセスの実行を窒素に依存しています。
大気は窒素の主な供給源ですが、植物や動物はそれを直接使用することができません。窒素は、降水、動物の排泄物、死んだ有機物を通じて土壌に浸透します。土壌中のバクテリアは、それをアンモニウムと硝酸塩に変換します。これは、植物が使用できる2つの形態の窒素です。動物は植物や他の動物を食べてそれを獲得します。土壌中の他の細菌は、アンモニウムと硝酸塩を二窒素に変換し、窒素を大気中に戻します。このプロセスは窒素循環と呼ばれます。
酸素
酸素は大気中で2番目に豊富なガスであり、宇宙で3番目に豊富な元素です。 1771年にカールヴィルヘルムシェールによって発見されました。酸素は無臭、無色、非常に反応性があります。すべての生物は、呼吸のためだけでなく、DNA分子の構成要素としても、それに依存しています。植物は、光合成と呼ばれるプロセスを通じて酸素を生成し、それを大気中に放出することができます。
オゾンは、地球の大気中に存在する酸素の一種です。地球の表面を紫外線から保護し、有害な光線を吸収および反射します。
アルゴン
アルゴンは、希ガスとして分類され、無色、無臭、比較的不活性で、1894年にレイリー卿とウィリアムラムゼイ卿によって発見されました。大気中で3番目に豊富なガスですが、生命を維持することはできません。アルゴンは単純な窒息薬と考えられています。大量に吸入すると、めまい、吐き気、理由の喪失、窒息、死を引き起こします。
アルゴンは不活性であるため、白熱灯などのさまざまな方法で使用され、溶接部を酸化から保護し、ガラス間のスペースを隔離したり、窒素の代わりに使用したりします。