Obsah kysl?ku v zemsk? atmosf??e. Struktura atmosf?ry a vlastnosti jednotliv?ch sko??pek. Hodnota atmosf?ry pro ?lov?ka

Slo?en? zem?. Vzduch

Vzduch je mechanick? sm?s r?zn?ch plyn?, kter? tvo?? zemskou atmosf?ru. Vzduch je nezbytn? pro d?ch?n? ?iv?ch organism? a je ?iroce pou??v?n v pr?myslu.

To, ?e vzduch je sm?s, a ne homogenn? l?tka, bylo prok?z?no p?i pokusech skotsk?ho v?dce Josepha Blacka. P?i jednom z nich v?dec zjistil, ?e p?i zah??v?n? b?l? magn?zie (uhli?itan ho?e?nat?) se uvol?uje „v?zan? vzduch“, tedy oxid uhli?it?, a vznik? sp?len? magn?zie (oxid ho?e?nat?). Naproti tomu p?i vypalov?n? v?pence je „v?zan? vzduch“ odstran?n. Na z?klad? t?chto experiment? v?dec dosp?l k z?v?ru, ?e rozd?l mezi uhli?it?mi a ??rav?mi alk?liemi je v tom, ?e prvn? z nich zahrnuje oxid uhli?it?, kter? je jednou ze slo?ek vzduchu. Dnes v?me, ?e krom? oxidu uhli?it?ho slo?en? zemsk?ho vzduchu zahrnuje:

Pom?r plyn? v zemsk? atmosf??e uveden? v tabulce je typick? pro jej? spodn? vrstvy, a to a? do v??ky 120 km. V t?chto oblastech le?? dob?e prom?chan?, homogenn? oblast, naz?van? homosf?ra. Nad homosf?rou le?? heterosf?ra, kter? se vyzna?uje rozkladem molekul plynu na atomy a ionty. Regiony jsou od sebe odd?leny turbopauzou.

Chemick? reakce, p?i kter? se vlivem slune?n?ho a kosmick?ho z??en? molekuly rozkl?daj? na atomy, se naz?v? fotodisociace. P?i rozpadu molekul?rn?ho kysl?ku vznik? atom?rn? kysl?k, kter? je ve v??k?ch nad 200 km hlavn?m plynem atmosf?ry. Ve v??k?ch nad 1200 km za??n? p?evl?dat vod?k a helium, kter? jsou z plyn? nejleh??.

Vzhledem k tomu, ?e p?ev??n? ??st vzduchu je soust?ed?na ve 3 spodn?ch vrstv?ch atmosf?ry, nemaj? zm?ny ve slo?en? vzduchu ve v??k?ch nad 100 km znateln? vliv na celkov? slo?en? atmosf?ry.

Dus?k je nejb??n?j?? plyn, tvo?? v?ce ne? t?i ?tvrtiny objemu zemsk?ho vzduchu. Modern? dus?k vznikl oxidac? ran? amoniakovo-vod?kov? atmosf?ry molekul?rn?m kysl?kem, kter? vznik? p?i fotosynt?ze. V sou?asn? dob? se mal? mno?stv? dus?ku v atmosf??e dost?v? do atmosf?ry v d?sledku denitrifikace - procesu redukce dusi?nan? na dusitany s n?slednou tvorbou plynn?ch oxid? a molekul?rn?ho dus?ku, kter? produkuj? anaerobn? prokaryota. ??st dus?ku se dost?v? do atmosf?ry p?i sope?n?ch erupc?ch.

V horn?ch vrstv?ch atmosf?ry se p?i vystaven? elektrick?m v?boj?m za ??asti oz?nu oxiduje molekul?rn? dus?k na oxid dusnat?:

N2 + O2 -> 2NO

Za norm?ln?ch podm?nek monoxid okam?it? reaguje s kysl?kem za vzniku oxidu dusn?ho:

2NO + O2 -> 2N20

Dus?k je nejd?le?it?j?? chemick? prvek v zemsk? atmosf??e. Dus?k je sou??st? b?lkovin, poskytuje rostlin?m miner?ln? v??ivu. Ur?uje rychlost biochemick?ch reakc?, hraje roli ?edidla kysl?ku.

Kysl?k je druh?m nejroz???en?j??m plynem v zemsk? atmosf??e. Vznik tohoto plynu je spojen s fotosyntetickou aktivitou rostlin a bakteri?. A ??m rozmanit?j?? a po?etn?j?? byly fotosyntetick? organismy, t?m v?znamn?j?? byl proces obsahu kysl?ku v atmosf??e. P?i odply?ov?n? pl??t? se uvol?uje mal? mno?stv? t??k?ho kysl?ku.

V horn?ch vrstv?ch troposf?ry a stratosf?ry se vlivem ultrafialov?ho slune?n?ho z??en? (ozna?ujeme jako hn) tvo?? oz?n:

O 2 + hn -> 2O

V d?sledku p?soben? stejn?ho ultrafialov?ho z??en? se oz?n rozkl?d?:

O 3 + hn -> O 2 + O

O 3 + O -> 2O 2

V d?sledku prvn? reakce vznik? atom?rn? kysl?k, v d?sledku druh? - molekul?rn? kysl?k. V?echny 4 reakce se naz?vaj? Chapman?v mechanismus podle britsk?ho v?dce Sidneyho Chapmana, kter? je objevil v roce 1930.

Kysl?k se pou??v? k d?ch?n? ?iv?ch organism?. S jeho pomoc? doch?z? k proces?m oxidace a spalov?n?.

Ozon slou?? k ochran? ?iv?ch organism? p?ed ultrafialov?m z??en?m, kter? zp?sobuje nevratn? mutace. Nejvy??? koncentrace ozonu je pozorov?na ve spodn? stratosf??e v r?mci tzv. ozonov? vrstva nebo ozonov? clona le??c? ve v??k?ch 22-25 km. Obsah ozonu je mal?: za norm?ln?ho tlaku by ve?ker? ozon zemsk? atmosf?ry zab?ral vrstvu silnou pouze 2,91 mm.

Vznik t?et?ho nej?ast?j??ho plynu v atmosf??e, argonu, stejn? jako neonu, h?lia, kryptonu a xenonu, souvis? se sope?n?mi erupcemi a rozpadem radioaktivn?ch prvk?.

Helium je zejm?na produktem radioaktivn?ho rozpadu uranu, thoria a radia: 238 U -> 234 Th + a, 230 Th -> 226 Ra + 4 He, 226 Ra -> 222 Rn + a (p?i t?chto reakc?ch a- ??stice je j?dro helia, kter? v procesu ztr?ty energie zachycuje elektrony a st?v? se 4 He).

Argon vznik? p?i rozpadu radioaktivn?ho izotopu drasl?ku: 40 K -> 40 Ar + g.

Neon unik? z vyv?el?ch hornin.

Krypton vznik? jako kone?n? produkt rozpadu uranu (235 U a 238 U) a thoria Th.

P?ev??n? ??st atmosf?rick?ho kryptonu vznikla v ran?ch f?z?ch v?voje Zem? v d?sledku rozpadu transuranov?ch prvk? s fenomen?ln? kr?tk?m polo?asem rozpadu nebo poch?z? z vesm?ru, jeho? obsah je desetmilionkr?t vy??? ne? na Zemi. .

Xenon je v?sledkem ?t?pen? uranu, ale v?t?ina tohoto plynu zbyla z ran?ch f?z? formov?n? Zem?, z prim?rn? atmosf?ry.

Oxid uhli?it? se do atmosf?ry dost?v? v d?sledku sope?n?ch erupc? a p?i procesu rozkladu organick? hmoty. Jeho obsah v atmosf??e st?edn?ch zem?pisn?ch ???ek Zem? se velmi li?? v z?vislosti na ro?n?ch obdob?ch: v zim? se mno?stv? CO 2 zvy?uje a v l?t? kles?. Toto kol?s?n? souvis? s ?innost? rostlin, kter? vyu??vaj? oxid uhli?it? v procesu fotosynt?zy.

Vod?k vznik? v d?sledku rozkladu vody slune?n?m z??en?m. Jeliko? je v?ak nejleh?? z plyn?, kter? tvo?? atmosf?ru, neust?le unik? do vesm?ru, a proto je jeho obsah v atmosf??e velmi mal?.

Vodn? p?ra je v?sledkem odpa?ov?n? vody z povrchu jezer, ?ek, mo?? a pevniny.

Koncentrace hlavn?ch plyn? ve spodn?ch vrstv?ch atmosf?ry s v?jimkou vodn? p?ry a oxidu uhli?it?ho je konstantn?. V mal?m mno?stv? atmosf?ra obsahuje oxid s?rov? SO 2, amoniak NH 3, oxid uhelnat? CO, oz?n O 3, chlorovod?k HCl, fluorovod?k HF, oxid dusnat? NO, uhlovod?ky, p?ry rtuti Hg, j?d I 2 a mnoho dal??ch. Ve spodn? vrstv? atmosf?ry troposf?ry je neust?le velk? mno?stv? suspendovan?ch pevn?ch a kapaln?ch ??stic.

Zdrojem ??stic v zemsk? atmosf??e jsou sope?n? erupce, pyl rostlin, mikroorganismy a v posledn? dob? i lidsk? ?innosti, jako je spalov?n? fosiln?ch paliv ve v?robn?ch procesech. Nejmen?? ??stice prachu, kter? jsou z?rodky kondenzace, jsou p???inou vzniku mlh a mrak?. Bez pevn?ch ??stic neust?le p??tomn?ch v atmosf??e by na Zemi nespadaly sr??ky.

Plynn? obal, kter? obklopuje na?i planetu Zemi, zn?m? jako atmosf?ra, se skl?d? z p?ti hlavn?ch vrstev. Tyto vrstvy poch?zej? z povrchu planety, z hladiny mo?e (n?kdy n??e) a stoupaj? do vesm?ru v n?sleduj?c?m po?ad?:

Troposf?ra;
Stratosf?ra;
mezosf?ra;
termosf?ra;
Exosf?ra.

Sch?ma hlavn?ch vrstev zemsk? atmosf?ry

Mezi ka?dou z t?chto hlavn?ch p?ti vrstev jsou p?echodov? z?ny zvan? „pauzy“, kde doch?z? ke zm?n?m teploty, slo?en? a hustoty vzduchu. Spolu s pauzami zahrnuje zemsk? atmosf?ra celkem 9 vrstev.

Troposf?ra: kde se d?je po?as?

Ze v?ech vrstev atmosf?ry je troposf?ra tou, kterou zn?me nejv?ce (a? si to uv?domujete nebo ne), proto?e ?ijeme na jej?m dn? – na povrchu planety. Pokr?v? povrch Zem? a t?hne se nahoru n?kolik kilometr?. Slovo troposf?ra znamen? „v?m?na m??e“. Velmi p?il?hav? n?zev, proto?e v t?to vrstv? se odehr?v? na?e ka?dodenn? po?as?.

Po??naje povrchem planety stoup? troposf?ra do v??ky 6 a? 20 km. Spodn? t?etina vrstvy, kter? je n?m nejbl??e, obsahuje 50 % v?ech atmosf?rick?ch plyn?. Je to jedin? ??st cel?ho slo?en? atmosf?ry, kter? d?ch?. Vzhledem k tomu, ?e vzduch je zespodu oh??v?n zemsk?m povrchem, kter? absorbuje tepelnou energii Slunce, teplota a tlak troposf?ry se s rostouc? v??kou sni?uj?.

Naho?e je tenk? vrstva zvan? tropopauza, kter? je jen n?razn?kem mezi troposf?rou a stratosf?rou.

Stratosf?ra: domov oz?nu

Stratosf?ra je dal?? vrstvou atmosf?ry. Rozprost?r? se od 6-20 km do 50 km nad zemsk?m povrchem. To je vrstva, ve kter? l?t? v?t?ina komer?n?ch dopravn?ch letadel a l?taj? bal?ny.

Zde vzduch neproud? nahoru a dol?, ale pohybuje se paraleln? s povrchem ve velmi rychl?ch proudech vzduchu. Teploty se zvy?uj?, jak stoup?te, d?ky mno?stv? p?irozen? se vyskytuj?c?ho oz?nu (O3), vedlej??ho produktu slune?n?ho z??en?, a kysl?ku, kter? m? schopnost absorbovat ?kodliv? ultrafialov? paprsky slunce (jak?koli zv??en? teploty s nadmo?skou v??kou je zn?mo v meteorologie jako „inverze“) .

Proto?e stratosf?ra m? teplej?? teploty dole a ni??? teploty naho?e, konvekce (vertik?ln? pohyby vzduchov?ch hmot) je v t?to ??sti atmosf?ry vz?cn?. Ve skute?nosti m??ete vid?t bou?i zu??c? v troposf??e ze stratosf?ry, proto?e vrstva funguje jako "?epice" pro konvekci, p?es kterou bou?kov? mraky neproniknou.

Po stratosf??e op?t n?sleduje n?razn?kov? vrstva, tentokr?t naz?van? stratopauza.

Mezosf?ra: st?edn? atmosf?ra

Mezosf?ra se nach?z? p?ibli?n? 50-80 km od povrchu Zem?. Horn? mezosf?ra je nejchladn?j??m p??rodn?m m?stem na Zemi, kde mohou teploty klesnout pod -143°C.

Termosf?ra: horn? atmosf?ra

Po mezosf??e a mezopauze n?sleduje termosf?ra, kter? se nach?z? mezi 80 a 700 km nad povrchem planety a obsahuje m?n? ne? 0,01 % celkov?ho vzduchu v atmosf?rick?m obalu. Teploty zde dosahuj? a? +2000°C, ale vzhledem k siln?mu ??dkosti vzduchu a nedostatku molekul plynu pro p?enos tepla jsou tyto vysok? teploty vn?m?ny jako velmi chladn?.

Exosf?ra: hranice atmosf?ry a prostoru

Ve v??ce asi 700-10 000 km nad zemsk?m povrchem je exosf?ra - vn?j?? okraj atmosf?ry, hrani??c? s vesm?rem. Zde meteorologick? satelity ob?haj? kolem Zem?.

A co ionosf?ra?

Ionosf?ra nen? samostatnou vrstvou a ve skute?nosti se tento term?n pou??v? k ozna?en? atmosf?ry ve v??ce 60 a? 1000 km. Zahrnuje nejsvrchn?j?? ??sti mezosf?ry, celou termosf?ru a ??st exosf?ry. Ionosf?ra dostala sv? jm?no, proto?e v t?to ??sti atmosf?ry je slune?n? z??en? ionizov?no, kdy? proch?z? magnetick?mi poli Zem? v a . Tento jev je pozorov?n ze Zem? jako pol?rn? z??e.

Znateln? zv??en? obsahu voln?ho kysl?ku v zemsk? atmosf??e p?ed 2,4 miliardami let bylo zjevn? v?sledkem velmi rychl?ho p?echodu z jednoho rovnov??n?ho stavu do druh?ho. Prvn? ?rove? odpov?dala extr?mn? n?zk? koncentraci O 2 - asi 100 000kr?t ni???, ne? jak? je pozorov?na nyn?. Druh? rovnov??n? hladina by mohla b?t dosa?ena p?i vy??? koncentraci alespo? 0,005 sou?asn?. Obsah kysl?ku mezi t?mito dv?ma ?rovn?mi je charakterizov?n extr?mn? nestabilitou. P??tomnost takov? „bistability“ umo??uje pochopit, pro? bylo v zemsk? atmosf??e tak m?lo voln?ho kysl?ku po dobu nejm?n? 300 milion? let pot?, co jej za?aly produkovat sinice (modrozelen? „?asy“).

V sou?asn? dob? je atmosf?ra Zem? tvo?ena z 20 % voln?m kysl?kem, co? nen? nic jin?ho ne? vedlej?? produkt fotosynt?zy sinic, ?as a vy???ch rostlin. Hodn? kysl?ku uvol?uj? tropick? pralesy, kter? jsou v popul?rn?ch publikac?ch ?asto naz?v?ny pl?cemi planety. Z?rove? se ale ml??, ?e tropick? pralesy b?hem roku spot?ebuj? t?m?? tolik kysl?ku, kolik vyprodukuj?. Vynakl?d? se na d?ch?n? organism?, kter? rozkl?daj? hotovou organickou hmotu, p?edev??m bakteri? a hub. Pro, aby se kysl?k za?al hromadit v atmosf??e, mus? b?t z kolob?hu odstran?na alespo? ??st l?tky vznikl? p?i fotosynt?ze- dostat se nap??klad do usazenin dna a st?t se nep??stupn?m pro bakterie, kter? ho rozkl?daj? aerobn?, tedy se spot?ebou kysl?ku.

Celkovou reakci kysl?kov? (to znamen? „kysl?kod?rn?“) fotosynt?zy lze zapsat jako:
C02 + H20 + hn-> (CH 2 O) + O 2,
kde hn je energie slune?n?ho sv?tla a (CH 2 O) je obecn? vzorec organick? hmoty. D?ch?n? je opa?n? proces, kter? lze zapsat jako:
(CH 2O) + O 2 -> CO 2 + H20.
V tomto p??pad? se uvoln? energie nezbytn? pro organismy. Aerobn? d?ch?n? je v?ak mo?n? pouze p?i koncentraci O 2 ne ni??? ne? 0,01 aktu?ln? ?rovn? (tzv. Pasteur?v bod). Za anaerobn?ch podm?nek se organick? hmota rozkl?d? fermentac? a v z?v?re?n?ch f?z?ch tohoto procesu ?asto vznik? metan. Nap??klad zobecn?n? rovnice pro metanogenezi prost?ednictv?m tvorby acet?tu vypad? takto:
2(CH20) -> CH3COOH -> CH4 + CO2.
Pokud spoj?me proces fotosynt?zy s n?sledn?m rozkladem organick? hmoty za anaerobn?ch podm?nek, pak bude celkov? rovnice vypadat takto:
C02 + H20 + hn-> 1/2 CH4 + 1/2 CO2 + O2.
Pr?v? tento zp?sob rozkladu organick? hmoty byl z?ejm? hlavn? ve starov?k? biosf??e.

Mnoho d?le?it?ch podrobnost? o tom, jak byla ustavena modern? rovnov?ha mezi p??sunem kysl?ku do atmosf?ry a jeho odstra?ov?n?m, z?st?v? nejasn?ch. Ke znateln?mu zv??en? obsahu kysl?ku, takzvan? „velk? oxidaci atmosf?ry“ (velk? oxidace), do?lo toti? teprve p?ed 2,4 miliardami let, i kdy? je s jistotou zn?mo, ?e sinic, kter? prov?d?j? kysl?kovou fotosynt?zu, byly ji? pom?rn? po?etn?. a aktivn? p?ed 2,7 miliardami let a vznikly je?t? d??ve, mo?n? p?ed 3 miliardami let. Tedy b?hem po dobu nejm?n? 300 milion? let nevedla aktivita sinic ke zv??en? obsahu kysl?ku v atmosf??e.

P?edpoklad, ?e z n?jak?ho d?vodu n?hle do?lo k radik?ln?mu n?r?stu ?ist? prim?rn? produkce (tedy n?r?st organick? hmoty vznikl? p?i fotosynt?ze sinic), neobst?l v kritice. Faktem je, ?e p?i fotosynt?ze se spot?ebov?v? p?edev??m lehk? izotop uhl?ku 12 C, zat?mco v prost?ed? vzr?st? relativn? obsah t????ho izotopu 13 C. V d?sledku toho by spodn? sedimenty obsahuj?c? organickou hmotu m?ly b?t ochuzeny o izotop 13 C, kter? se hromad? ve vod? a jde o tvorbu uhli?itan?. Pom?r 12С a 13С v uhli?itanech a v organick? hmot? sediment? v?ak z?st?v? nezm?n?n i p?es radik?ln? zm?ny koncentrace kysl?ku v atmosf??e. To znamen?, ?e cel? bod nen? ve zdroji O 2, ale v jeho, jak ??kaj? geochemici, „propadu“ (stahov?n? z atmosf?ry), kter? se n?hle v?razn? sn??il, co? vedlo k v?razn?mu zv??en? mno?stv? kysl?ku. v atmosf??e.

Obvykle se m? za to, ?e bezprost?edn? p?ed „Velkou oxidac? atmosf?ry“ byl ve?ker? tehdy vznikl? kysl?k vynalo?en na oxidaci redukovan?ch slou?enin ?eleza (a n?sledn? s?ry), kter?ch bylo na zemsk?m povrchu pom?rn? mnoho. Zejm?na pak vznikaly tzv. „p?skovan? ?elezn? rudy“. Ned?vno v?ak Colin Goldblatt, doktorand na School of Environmental Sciences na University of East Anglia (Norwich, UK), spolu se dv?ma kolegy ze stejn? univerzity dosp?li k z?v?ru, ?e obsah kysl?ku v zemsk? atmosf??e m??e b?t v jedn? dvou rovnov??n?ch stav?: m??e b?t bu? velmi mal? - asi 100 tis?ckr?t m?n? ne? nyn?, nebo pom?rn? hodn? (a?koli z pozice modern?ho pozorovatele je mal?) - ne m?n? ne? 0,005 sou?asn? ?rovn?.

V navr?en?m modelu zohlednili vstup kysl?ku i redukovan?ch slou?enin do atmosf?ry, zejm?na s ohledem na pom?r voln?ho kysl?ku a metanu. Poznamenali, ?e pokud koncentrace kysl?ku p?ekro?? 0,0002 sou?asn? ?rovn?, pak m??e b?t ??st metanu ji? oxidov?na metanotrofn?mi bakteriemi podle reakce:
CH4 + 202 -> C02 + 2H20.
Ale zbytek metanu (a je ho pom?rn? hodn?, zvl??t? p?i n?zk?ch koncentrac?ch kysl?ku) se dost?v? do atmosf?ry.

Cel? syst?m je z hlediska termodynamiky v nerovnov??n?m stavu. Hlavn?m mechanismem pro obnoven? naru?en? rovnov?hy je oxidace metanu v horn?ch vrstv?ch atmosf?ry hydroxylov?m radik?lem (viz Kol?s?n? metanu v atmosf??e: ?lov?k nebo p??roda - kdo vyhraje, "Elementy", 6.10.2006). Je zn?mo, ?e hydroxylov? radik?l vznik? v atmosf??e p?soben?m ultrafialov?ho z??en?. Pokud je ale v atmosf??e hodn? kysl?ku (alespo? 0,005 sou?asn? ?rovn?), pak se v jej?ch horn?ch vrstv?ch vytvo?? oz?nov? clona, kter? dob?e chr?n? Zemi p?ed ostr?mi ultrafialov?mi paprsky a z?rove? zasahuje do fyzik?ln?-chemick?ho oxidace metanu.

Auto?i doch?zej? k pon?kud paradoxn?mu z?v?ru, ?e existence kysl?kov? fotosynt?zy sama o sob? nen? dostate?nou podm?nkou ani pro vznik atmosf?ry bohat? na kysl?k, ani pro tvorbu oz?nov? clony. Tuto okolnost je t?eba vz?t v ?vahu v t?ch p??padech, kdy se na z?klad? v?sledk? pr?zkumu jejich atmosf?ry sna??me naj?t zn?mky existence ?ivota na jin?ch planet?ch.

Na rozd?l od hork?ch a studen?ch planet v na?? slune?n? soustav? jsou na planet? Zemi podm?nky, kter? umo??uj? ?ivot v n?jak? form?. Jednou z hlavn?ch podm?nek je slo?en? atmosf?ry, kter? d?v? v?emu ?iv?mu mo?nost voln? d?chat a chr?n? p?ed smrt?c? radiac?, kter? ve vesm?ru vl?dne.

Z ?eho se skl?d? atmosf?ra?

Atmosf?ra Zem? se skl?d? z mnoha plyn?. V podstat? kter? zab?r? 77 %. Plyn, bez kter?ho je ?ivot na Zemi nemysliteln?, zauj?m? mnohem men?? objem, obsah kysl?ku ve vzduchu je 21 % z celkov?ho objemu atmosf?ry. Posledn? 2 % tvo?? sm?s r?zn?ch plyn? v?etn? argonu, helia, neonu, kryptonu a dal??ch.

Zemsk? atmosf?ra stoup? do v??ky 8 000 km. D?chateln? vzduch existuje pouze ve spodn? vrstv? atmosf?ry, v troposf??e, kter? dosahuje 8 km na p?lech, v??e a 16 km nad rovn?kem. Jak se zvy?uje nadmo?sk? v??ka, vzduch se st?v? ?id??m a t?m v?ce ub?v? kysl?ku. Abychom zv??ili, jak? je obsah kysl?ku ve vzduchu v r?zn?ch v??k?ch, uvedeme p??klad. Na vrcholu Everestu (nadmo?sk? v??ka 8848 m) zadr?uje vzduch tohoto plynu 3x m?n? ne? nad hladinou mo?e. Dobyvatel? vysok?ch horsk?ch vrchol? – horolezci – proto mohou na jej? vrchol vyl?zt pouze v kysl?kov?ch mask?ch.

Kysl?k je hlavn? podm?nkou p?e?it? na planet?

Na po??tku existence Zem? nem?l vzduch, kter? ji obklopoval, tento plyn ve sv?m slo?en?. To se docela hodilo pro ?ivot t?ch nejjednodu???ch – jednobun??n?ch molekul, kter? se vzn??ely v oce?nu. Nepot?ebovali kysl?k. Proces za?al asi p?ed 2 miliony let, kdy prvn? ?iv? organismy v d?sledku reakce fotosynt?zy za?aly uvol?ovat mal? d?vky tohoto plynu z?skan?ho v d?sledku chemick?ch reakc? nejprve do oce?nu a pot? do atmosf?ry. ?ivot se na planet? vyv?jel a nab?val nejr?zn?j??ch podob, z nich? v?t?ina nep?e?ila do dne?n?ch dob. N?kter? organismy se nakonec adaptovaly na ?ivot s nov?m plynem.

Nau?ili se bezpe?n? vyu??vat jeho s?lu uvnit? bu?ky, kde fungovala jako elektr?rna, za ??elem z?sk?v?n? energie z potravy. Tento zp?sob vyu?it? kysl?ku se naz?v? d?ch?n? a d?l?me to ka?dou sekundu. Pr?v? d?ch?n? umo?nilo vznik slo?it?j??ch organism? a lid?. B?hem milion? let se obsah kysl?ku ve vzduchu vy?plhal na sou?asnou ?rove? – asi 21 %. Akumulace tohoto plynu v atmosf??e p?isp?la k vytvo?en? oz?nov? vrstvy ve v??ce 8-30 km od zemsk?ho povrchu. Planeta z?rove? z?skala ochranu p?ed ?kodliv?mi ??inky ultrafialov?ch paprsk?. Dal?? evoluce forem ?ivota na vod? a na sou?i rychle vzrostla v d?sledku zv??en? fotosynt?zy.

anaerobn? ?ivot

A?koli se n?kter? organismy p?izp?sobily zvy?uj?c?m se hladin?m uvol?ovan?ho plynu, mnoho z nejjednodu???ch forem ?ivota, kter? na Zemi existovaly, zmizelo. Jin? organismy p?e?ily skryt?m p?ed kysl?kem. N?kter? z nich dnes ?ij? v ko?enech lu?t?nin a vyu??vaj? dus?k ze vzduchu ke stavb? aminokyselin pro rostliny. Smrt?c? organismus botulismus je dal??m „uprchl?kem“ p?ed kysl?kem. Ti?e p?e??v? ve vakuov?m balen? s konzervovan?mi potravinami.

Jak? hladina kysl?ku je pro ?ivot optim?ln?

P?ed?asn? narozen? d?ti, jejich? pl?ce je?t? nejsou pln? otev?en? pro d?ch?n?, spadaj? do speci?ln?ch inkub?tor?. V nich je obsah kysl?ku ve vzduchu objemov? vy??? a m?sto obvykl?ch 21 % je zde stanovena jeho hladina 30-40 %. Batolata s v??n?mi d?chac?mi probl?my jsou obklopena vzduchem se 100% hladinou kysl?ku, aby se zabr?nilo po?kozen? mozku d?t?te. B?t za takov?ch okolnost? zlep?uje kysl?kov? re?im tk?n?, kter? jsou ve stavu hypoxie, a normalizuje jejich ?ivotn? funkce. Jeho nadm?rn? mno?stv? ve vzduchu je ale stejn? nebezpe?n? jako jeho nedostatek. P??li? mnoho kysl?ku v krvi d?t?te m??e po?kodit krevn? c?vy v o??ch a zp?sobit ztr?tu zraku. To ukazuje dualitu vlastnost? plynu. Mus?me ho d?chat, abychom mohli ??t, ale jeho nadbytek se n?kdy m??e st?t pro t?lo jedem.

Oxida?n? proces

Kdy? se kysl?k spoj? s vod?kem nebo uhl?kem, dojde k reakci zvan? oxidace. Tento proces zp?sobuje rozklad organick?ch molekul, kter? jsou z?kladem ?ivota. V lidsk?m t?le prob?h? oxidace n?sledovn?. ?erven? krvinky shroma??uj? kysl?k z plic a rozn??ej? ho po cel?m t?le. Doch?z? k procesu ni?en? molekul potravy, kterou j?me. Tento proces uvol?uje energii, vodu a oxid uhli?it?. Ten je vylu?ov?n krvinkami zp?t do plic a my ho vydechujeme do vzduchu. Osoba se m??e udusit, pokud je br?n?no v d?ch?n? d?le ne? 5 minut.

Dech

Zva?te obsah kysl?ku ve vzduchu, kter? d?ch?me. Atmosf?rick? vzduch, kter? se p?i n?dechu dost?v? zven?? do plic, se naz?v? vdechovan? a vzduch, kter? p?i v?dechu vych?z? d?chac?m syst?mem, se naz?v? vydechovan?.

Je to sm?s vzduchu, kter? naplnila alveoly t?m, co je v d?chac?m traktu. Chemick? slo?en? vzduchu, kter? zdrav? ?lov?k v p?irozen?ch podm?nk?ch vdechuje a vydechuje, se prakticky nem?n? a je vyj?d?eno v takov?ch ??slech.

Kysl?k je hlavn? slo?kou vzduchu pro ?ivot. Zm?ny mno?stv? tohoto plynu v atmosf??e jsou mal?. Pokud u mo?e obsah kysl?ku ve vzduchu obsahuje a? 20,99 %, pak ani ve velmi zne?i?t?n?m ovzdu?? pr?myslov?ch m?st jeho hladina nekles? pod 20,5 %. Takov? zm?ny neodhal? ??inky na lidsk? t?lo. Fyziologick? poruchy se objevuj?, kdy? procento kysl?ku ve vzduchu klesne na 16-17%. Sou?asn? je jasn?, ?e vede k prudk?mu poklesu vit?ln? aktivity a p?i obsahu kysl?ku ve vzduchu 7-8% je mo?n? smrteln? v?sledek.

Atmosf?ra v r?zn?ch dob?ch

Slo?en? atmosf?ry v?dy ovliv?ovalo evoluci. V r?zn?ch geologick?ch dob?ch byl v d?sledku p??rodn?ch katastrof pozorov?n vzestup nebo pokles hladiny kysl?ku, co? m?lo za n?sledek zm?nu biosyst?mu. P?ibli?n? p?ed 300 miliony let jeho obsah v atmosf??e stoupl na 35 %, zat?mco planetu ob?val gigantick? hmyz. K nejv?t??mu vym?r?n? ?iv?ch bytost? v historii Zem? do?lo asi p?ed 250 miliony let. B?hem n? zem?elo v?ce ne? 90 % obyvatel oce?nu a 75 % obyvatel pevniny. Jedna verze masov?ho vym?r?n? ??k?, ?e za to mohl n?zk? obsah kysl?ku ve vzduchu. Mno?stv? tohoto plynu kleslo na 12 % a nach?z? se v ni???ch vrstv?ch atmosf?ry a? do v??ky 5300 metr?. V na?? ??e dosahuje obsah kysl?ku v atmosf?rick?m vzduchu 20,9 %, co? je o 0,7 % m?n? ne? p?ed 800 tis?ci lety. Tato ??sla potvrzuj? v?dci z Princetonsk? univerzity, kte?? zkoumali vzorky gr?nsk?ho a atlantick?ho ledu, kter? se v t? dob? vytvo?il. Zmrzl? voda zachr?nila vzduchov? bubliny a tato skute?nost pom?h? vypo??tat hladinu kysl?ku v atmosf??e.

Jak? je jeho hladina ve vzduchu

Jeho aktivn? vst?eb?v?n? z atmosf?ry m??e b?t zp?sobeno pohybem ledovc?. Jak se vzdaluj?, odhaluj? obrovsk? plochy organick?ch vrstev, kter? spot?ebov?vaj? kysl?k. Dal??m d?vodem m??e b?t ochlazov?n? vod oce?n?: jeho bakterie p?i n?zk?ch teplot?ch aktivn?ji absorbuj? kysl?k. V?dci tvrd?, ?e pr?myslov? skok a s n?m i spalov?n? obrovsk?ho mno?stv? paliva nem? zvl??tn? dopad. Sv?tov? oce?ny se ochlazuj? ji? 15 milion? let a mno?stv? ?ivotn? d?le?it? hmoty v atmosf??e se sn??ilo bez ohledu na vliv ?lov?ka. Pravd?podobn? na Zemi prob?haj? n?kter? p??rodn? procesy, kter? vedou k tomu, ?e spot?eba kysl?ku je vy??? ne? jeho produkce.

Vliv ?lov?ka na slo?en? atmosf?ry

Promluvme si o vlivu ?lov?ka na slo?en? ovzdu??. ?rove?, kterou m?me dnes, je pro ?iv? bytosti ide?ln?, obsah kysl?ku ve vzduchu je 21 %. Bilance oxidu uhli?it?ho a dal??ch plyn? je d?na ?ivotn?m cyklem v p??rod?: ?ivo?ichov? oxid uhli?it? vydechuj?, rostliny jej vyu??vaj? a uvol?uj? kysl?k.

Neexistuje v?ak ??dn? z?ruka, ?e tato ?rove? bude v?dy konstantn?. Mno?stv? oxidu uhli?it?ho vypou?t?n?ho do atmosf?ry se zvy?uje. To je zp?sobeno t?m, ?e lidstvo pou??v? palivo. A jak v?te, vznikl z fosili? organick?ho p?vodu a oxid uhli?it? vstupuje do vzduchu. Mezit?m jsou nejv?t?? rostliny na na?? planet?, stromy, ni?eny ve st?le v?t?? m??e. Kilometry lesa zmiz? b?hem minuty. To znamen?, ?e ??st kysl?ku ve vzduchu postupn? kles? a v?dci u? bij? na poplach. Zemsk? atmosf?ra nen? neomezen? sp?? a kysl?k se do n? zven?? nedostane. Vyv?jel se celou dobu spolu s v?vojem Zem?. Je t?eba neust?le p?ipom?nat, ?e tento plyn produkuje vegetace v procesu fotosynt?zy v d?sledku spot?eby oxidu uhli?it?ho. A ka?d? v?razn? omezen? vegetace v podob? odles?ov?n? nevyhnuteln? omezuje pronik?n? kysl?ku do atmosf?ry, a t?m naru?uje jej? rovnov?hu.

Vrstvy atmosf?ry v po?ad? od povrchu Zem?

Role atmosf?ry v ?ivot? Zem?

Atmosf?ra je zdrojem kysl?ku, kter? lid? d?chaj?. Jak v?ak stoup?te do nadmo?sk? v??ky, celkov? atmosf?rick? tlak kles?, co? m? za n?sledek pokles parci?ln?ho tlaku kysl?ku.

Lidsk? pl?ce obsahuj? p?ibli?n? t?i litry alveol?rn?ho vzduchu. Pokud je atmosf?rick? tlak norm?ln?, pak parci?ln? tlak kysl?ku v alveol?rn?m vzduchu bude 11 mm Hg. Art., tlak oxidu uhli?it?ho - 40 mm Hg. Art., a vodn? p?ra - 47 mm Hg. Um?n?. S rostouc? nadmo?skou v??kou kles? tlak kysl?ku a tlak vodn? p?ry a oxidu uhli?it?ho v plic?ch celkov? z?stane konstantn? - p?ibli?n? 87 mm Hg. Um?n?. Kdy? se tlak vzduchu vyrovn? t?to hodnot?, kysl?k p?estane proudit do plic.

Vlivem poklesu atmosf?rick?ho tlaku ve v??ce 20 km zde dojde k varu vody a interstici?ln? t?lesn? tekutiny v lidsk?m t?le. Pokud nepou??v?te p?etlakovou kabinu, v takov? v??ce ?lov?k zem?e t?m?? okam?it?. Z hlediska fyziologick?ch vlastnost? lidsk?ho t?la tedy „prostor“ vznik? z v??ky 20 km nad mo?em.

?loha atmosf?ry v ?ivot? Zem? je velmi velk?. Tak?e nap??klad d?ky hust?m vrstv?m vzduchu – troposf??e a stratosf??e, jsou lid? chr?n?ni p?ed radia?n? z?t???. Ve vesm?ru, ve vz?cn?m vzduchu, ve v??ce p?es 36 km p?sob? ionizuj?c? z??en?. Ve v??ce nad 40 km - ultrafialov?.

P?i v?stupu nad zemsk? povrch do v??ky p?es 90-100 km dojde k postupn?mu sl?bnut?, a pot? k ?pln?mu vymizen? jev? zn?m?ch ?lov?ku, pozorovan?ch ve spodn? vrstv? atmosf?ry:

Zvuk se ne????.

Neexistuje ??dn? aerodynamick? s?la a odpor.

Teplo se nep?en??? konvekc? atd.

Atmosf?rick? vrstva chr?n? Zemi a v?echny ?iv? organismy p?ed kosmick?m z??en?m, p?ed meteority, je zodpov?dn? za regulaci sez?nn?ch teplotn?ch v?kyv?, vyrovn?v?n? a vyrovn?v?n? denn?ch. Bez atmosf?ry na Zemi by se denn? teplota pohybovala v rozmez? +/-200 °C. Atmosf?rick? vrstva je ?ivotod?rn? „n?razn?k“ mezi zemsk?m povrchem a vesm?rem, nosi? vlhkosti a tepla, v atmosf??e prob?haj? procesy fotosynt?zy a v?m?ny energie – nejd?le?it?j?? biosf?rick? procesy.