空気：組成、性質、生命における役割、用途、汚染と歴史

組成

乾燥空気の主要な組成はよく確立されている。空気は気体の混合物であり、分子状の窒素と酸素が大半を占める。これに、アルゴンなどの不活性ガスが少量、二酸化炭素を含む微量気体が加わる。水蒸気も重要で変動の大きい成分であり、体積比の平均はしばしば約1%だが、気候に応じてほぼゼロから数%まで変わる。気体であるため、空気には一定の形状と体積がなく、容器や開放された環境に適応する。

性質と挙動

空気は圧力を及ぼし、力を伝達するため、移動する空気や圧縮空気に依存する技術を可能にしている。暖かい空気は上昇し、冷たい空気は下降する傾向があり、対流を生じる。空気が水平方向に移動する現象を風と呼び、その運動は気温と水分の差とともに天気のパターンを生み出す。空気は浮遊粒子、液滴、気体を運ぶことがあり、これらは視程、気候、健康に影響する。

生物系における役割

空気中の酸素は、ほとんどの動物の生命に不可欠である。呼吸によって酸素は肺へ取り込まれ、そこで血液中へ拡散し、組織へ運ばれる。細胞は代謝で酸素を利用し、副産物として二酸化炭素を放出する。植物と多くの微生物は光合成のために空気中の二酸化炭素を取り込み、代わりに酸素を放出する。十分な酸素がなければ窒息に至り、死に至ることもある。

汚染、影響と健康

気体や粒子の排出によって、大気の質は悪化しうる。一般的な汚染物質には、一酸化炭素、揮発性の炭化水素、粒子状物質、窒素酸化物がある。ここでの用語は単一の化合物ではなく、分類を示すためにリンクされている。汚染された空気は、スモッグ、酸性雨、さらに地球温暖化と呼ばれることのある長期的な気候影響の一因となる。大気汚染という総称には多くの発生源と影響が含まれ、汚染空気への曝露は、呼吸器の刺激から心血管疾患まで、さまざまな健康影響を引き起こしうる。燃焼で生じる煙や灰も危険な成分であり、煙はそれらを運ぶことがある。

実用的な利用と技術

人類は何世紀にもわたり、移動する空気を利用してきた。帆船と風車は、輸送や機械的な仕事のために風の力を活用する。現代では、空気は飛行の基盤でもある。航空機はプロペラで空気を押すか、翼の上を流れる空気を加速して揚力を生み出し、機械が飛行できるようにする。圧縮空気は空気圧技術の装置を駆動し、風力タービンは移動する空気の運動エネルギーを電気に変換する。暖房、換気、空調も、健康と快適さを支えるために社会が空気を管理する主要な方法である。技術において大気の運動と圧力を利用する方法は、現在も改良され続けている。

歴史、文化と区別

空気は思想や神話において重要な位置を占めてきた。古代ギリシア哲学では、空気は古典的元素の一つであり、火と水の中間に位置し、生命と運動の中心にあるものと考えられた。気体、気圧、呼吸の研究によって科学的理解は発展し、空気は哲学的な観念から、測定・管理できる資源へと変わった。今日の空気をめぐる議論は、空気の質を維持し、汚染物質と温室効果ガスを減らし、技術的な利益と環境・健康上の負担との均衡を図る管理責任に焦点を当てている。

上記の特定の話題については、大気、気体の性質、ならびに歴史と技術を通じた人間と空気の関わりに関する資料を参照のこと（混合物、窒素、酸素、アルゴン、二酸化炭素、肺、血液、窒息、風、天気、大気汚染、一酸化炭素、煙、スモッグ、酸性雨、地球温暖化、健康影響、技術、プロペラ、翼、飛行、空気圧技術）。