Σύσταση Του Ατμοσφαιρικού Αέρα 🌬️

Η αίσθηση δροσιάς που νιώθουμε όταν κουνάμε μια βεντάλια, όταν τρέχουμε με ποδήλατο ή όταν φυσάει αέρας, οφείλεται στα μόρια των συστατικών του αέρα που χτυπούν πάνω μας από κάποια κατεύθυνση. Αυτά είναι μερικά παραδείγματα από τα οποία καταλαβαίνουμε ότι γύρω μας υπάρχει ατμοσφαιρικός αέρας.

Η ύπαρξη του αέρα

Την ύπαρξη του ατμοσφαιρικού αέρα (ή απλώς αέρα) μπορούμε να τη διαπιστώσουμε και με πειράματα στο εργαστήριο. Αν βυθίσουμε αναποδογυρισμένο σε μια λεκάνη με νερό ένα διαφανές πλαστικό ποτήρι, παρατηρούμε ότι το νερό εισχωρεί μέσα στο ποτήρι μόνο μέχρι ένα ορισμένο ύψος, όχι μέχρι πάνω. Αν τρυπήσουμε με μια καρφίτσα το πάνω μέρος του βυθισμένου ποτηριού, βλέπουμε φυσαλίδες να φεύγουν από αυτό, ενώ ταυτόχρονα το νερό εισχωρεί μέσα στο ποτήρι μέχρι πάνω.

Αυτό που εμπόδιζε το νερό να γεμίσει το ποτήρι ήταν ο αέρας που βρισκόταν παγιδευμένος μέσα του. Όταν τρυπήσαμε το ποτήρι, ο αέρας διέφυγε με τη μορφή φυσαλίδων και το ποτήρι γέμισε με νερό.

Ο αέρας είναι ένα μείγμα αερίων —άζωτο, οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα, αργό, υδρατμοί κ.ά.— που καλύπτει τη Γη.

Η ατμόσφαιρα

Η Γη περιβάλλεται από ένα στρώμα αερίων, την ατμόσφαιρα, το οποίο συγκρατείται λόγω βαρύτητας. Η ατμόσφαιρα ξεκινά από την επιφάνεια της Γης και φτάνει περίπου στα 1.600 km. Η σύστασή της μεταβάλλεται με το ύψος, γι' αυτό τη χωρίζουμε σε στρώματα. Κατά αυξανόμενο υψόμετρο, αυτά είναι:

1. τροπόσφαιρα
2. στρατόσφαιρα
3. μεσόσφαιρα
4. ιονόσφαιρα (θερμόσφαιρα)

Στην τροπόσφαιρα εμφανίζεται η ζωή και διαμορφώνονται τα καιρικά φαινόμενα. Στη στρατόσφαιρα υπάρχει το όζον, που απορροφά μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας, προστατεύοντας έτσι τους ζωντανούς οργανισμούς από σοβαρές βλάβες.

Η σύσταση του αέρα

Η σύσταση της ατμόσφαιρας δεν είναι σταθερή. Το κατώτερο στρώμα της, δηλαδή ο αέρας, αποτελείται κυρίως από άζωτο και οξυγόνο. Η ατμόσφαιρα περιέχει επίσης αργό, διοξείδιο του άνθρακα και άλλα αέρια. Η αναλογία αυτών των αερίων σε ξηρή (χωρίς υδρατμούς) ατμόσφαιρα, κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας, φαίνεται στον παρακάτω πίνακα:

Η περιεκτικότητα του αέρα σε υδρατμούς ποικίλλει ανάλογα με τον τόπο, την ώρα και την εποχή.

Σε ανώτερα στρώματα η σύσταση της ατμόσφαιρας είναι διαφορετική. Για παράδειγμα, η στρατόσφαιρα έχει μικρότερη περιεκτικότητα σε οξυγόνο και μεγαλύτερη σε όζον (O3), ενώ η ιονόσφαιρα έχει σημαντική περιεκτικότητα σε ιόντα.

Πειραματική διαπίστωση των συστατικών του αέρα

Γιατί σβήνει το κερί; Αν ανάψουμε ένα κερί και το καλύψουμε με ένα αναποδογυρισμένο ποτήρι, μετά από λίγο το κερί σβήνει. Αυτό συμβαίνει γιατί, για να καεί το κερί, χρειάζεται οξυγόνο. Όταν το οξυγόνο του αέρα μέσα στο ποτήρι μειωθεί, το κερί σβήνει. Έτσι διαπιστώνουμε την ύπαρξη οξυγόνου στον αέρα.

Γιατί θολώνει το ασβεστόνερο; Αν αφήσουμε διαυγές ασβεστόνερο εκτεθειμένο στην ατμόσφαιρα, μετά από μερικές ημέρες παρατηρούμε ότι στην επιφάνειά του έχει σχηματιστεί μια κρούστα. Η κρούστα αυτή είναι ανθρακικό ασβέστιο, μια ένωση αδιάλυτη στο νερό, που είναι το προϊόν της αντίδρασης του ασβεστόνερου με το διοξείδιο του άνθρακα του αέρα. Έτσι διαπιστώνουμε την ύπαρξη διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα.

Εκτός από το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα, στον αέρα υπάρχουν επίσης και υδρατμοί.

Πώς εξελίχθηκε η σύσταση της ατμόσφαιρας

Πριν από μερικά δισεκατομμύρια χρόνια, πολύ πριν εμφανιστεί η ζωή στον πλανήτη μας, η ατμόσφαιρα της Γης ήταν πολύ πλούσια σε διοξείδιο του άνθρακα (πάνω από 80%), φτωχότερη σε άζωτο (10%) απ' ό,τι σήμερα, είχε λίγο υδρογόνο και καθόλου οξυγόνο.

Μετά την εμφάνιση των πρώτων φωτοσυνθετικών οργανισμών, η σύσταση της ατμόσφαιρας μεταβλήθηκε σταδιακά: η ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα μειώθηκε, το άζωτο και το οξυγόνο αυξήθηκαν, και το υδρογόνο εξαφανίστηκε. Αυτή η νέα σύσταση της ατμόσφαιρας επέτρεψε την εμφάνιση κι άλλων οργανισμών, μέχρι να φτάσουμε σταδιακά στις μορφές ζωής που γνωρίζουμε σήμερα.