Die Atmosphäre ist ein Gasgemisch, das die Erde umgibt. Es ist lebenswichtig und dient mehreren Zwecken, wie der Bereitstellung von Luft zum Atmen, der Absorption von schädlichen ultraviolette Strahlung, schützt die Erde vor fallenden Meteoriten, kontrolliert das Klima und reguliert das Wasser Zyklus.
Das am häufigsten vorkommende Gas in der Atmosphäre ist Stickstoff. Die Erdatmosphäre besteht aus ungefähr 78 Prozent Stickstoff, 21 Prozent Sauerstoff, 1 Prozent Argon und Spuren anderer Gase, darunter Kohlendioxid und Neon.
Stickstoff
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Stickstoff ist ein farbloses, nicht parfümiertes und inertes (reagiert nicht mit anderen Chemikalien) Gas. Der Chemiker Daniel Rutherford entdeckte dieses chemische Element erstmals 1772. Stickstoff ist das häufigste Gas in der Atmosphäre und das häufigste Element in der Atmosphäre.
Es kommt in allen lebenden Organismen vor. Stickstoff ist ein wichtiger Bestandteil von Aminosäuren, Protein, DNA und RNA. Alle lebenden Organismen sind für Wachstum, Stoffwechselprozesse und Fortpflanzung auf Stickstoff angewiesen.
Die Atmosphäre ist die wichtigste Stickstoffquelle. Pflanzen und Tiere können es jedoch nicht direkt verwenden. Stickstoff gelangt durch Niederschläge, tierische Abfälle und abgestorbene organische Stoffe in den Boden. Bakterien im Boden wandeln den Stickstoff in Ammonium und Nitrat um, zwei Arten von Stickstoff, die von Pflanzen verwendet werden können.
Die Tiere erwerben den Stickstoff dann durch den Verzehr von Pflanzen und anderen Tieren. Andere Bakterien im Boden wandeln Ammonium und Nitrat in Distickstoff um, wodurch Stickstoff wieder in die Atmosphäre abgegeben wird. Dieser gesamte Prozess wird als Stickstoffkreislauf bezeichnet.
Sauerstoff
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Sauerstoff ist das zweithäufigste Gas in der Atmosphäre und das dritthäufigste Element im Universum. Es wurde bei zwei verschiedenen Gelegenheiten entdeckt: 1771 von Carl-Wilhelm Scheele und 1774 von Joseph Priestley. Sauerstoff ist geruchlos, farblos und sehr reaktiv mit anderen Elementen.
Sauerstoffgas (O2) wird von allen lebenden Organismen zur Atmung benötigt und ist Bestandteil von DNA-Molekülen. Pflanzen sind in der Lage, Sauerstoff zu produzieren und durch einen Prozess namens Photosynthese wieder an die Atmosphäre abzugeben.
Ozon (O3) ist eine Form von Sauerstoff, die in der Erdatmosphäre vorhanden ist. Ozon schützt die Erdoberfläche vor ultravioletter Strahlung, indem es schädliche Strahlen absorbiert und reflektiert.
Argon
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Argon wird als Edelgas eingestuft und ist farblos, geruchlos und relativ inert. Lord Rayleigh und Sir William Ramsay entdeckten erstmals 1894 Argon. Es ist das dritthäufigste Gas in der Atmosphäre, aber es kann kein Leben unterstützen. Argon gilt als einfaches Erstickungsmittel. Wenn es in großen Mengen eingeatmet wird, kann es zu Schwindel, Übelkeit, Urteilsverlust, Ersticken und sogar zum Tod führen.
Da Argon sehr inert ist, wird es in verschiedenen Anwendungen verwendet, wie z.B. in Glühbirnen, zum Schutz von Schweißnähten vor Oxidation, Isolierspalte zwischen Glasscheiben und als Ersatz für Stickstoff bei notwendig.
Andere gängige Gase und Elemente
Stickstoff, Sauerstoff und Argon sind die drei am häufigsten vorkommenden Elemente in der Atmosphäre, aber es gibt noch andere Schlüsselkomponenten, die für das Leben, wie wir es auf der Erde kennen, benötigt werden.
Eines davon ist Kohlendioxidgas. Kohlendioxid macht 0,04 Prozent der Erdatmosphäre aus. Kohlendioxid besteht aus einem Kohlenstoffatom, das an zwei Sauerstoffatome (CO2) gebunden ist, und ist ein wichtiger Bestandteil der Photosynthese und anderer Stoffwechselprozesse. Ohne CO2 wären Autotrophe wie Pflanzen und photosynthetische Bakterien nicht in der Lage, Sonnenenergie durch Photosynthese in nutzbare chemische Energie umzuwandeln. Dies würde bedeuten, dass keine Energie in die Ökosysteme der Erde eindringen kann, was zum Untergang des Lebens auf der Erde führen würde.
Wasser, H2O, ist ein weiteres notwendiges Molekül für das Leben. Sie finden es in seiner Dampfform in der Atmosphäre.