Die Erdatmosphäre ist eine Gasschicht, die durch die Schwerkraft an Ort und Stelle gehalten wird und verhindert, dass es in den Weltraum entweicht. Es schützt Leben, indem es UV-Strahlung absorbiert, Wärme zur Erwärmung der Erdoberfläche speichert und extreme Temperaturen zwischen Tag und Nacht reduziert. Die Gase, aus denen die Atmosphäre besteht, werden allgemein als Luft bezeichnet, die alle Lebewesen auf der Erde atmen.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Der größte Teil der Luft, die wir atmen, besteht aus Stickstoff und Sauerstoff, aber auch Argon, Kohlendioxid und andere Gase finden Sie in Spuren.
Stickstoff: reichlich und inert
Es ist ein weit verbreitetes Missverständnis, dass Sauerstoff das am häufigsten vorkommende Gas in der auf der Erde eingeatmeten Luft ist; diese Ehre gebührt Stickstoff, der 78 Prozent der Luft ausmacht. Stickstoff tritt als N2 auf – zwei miteinander verbundene Stickstoffatome. Die Bindung ist sehr stark, wodurch das Gas chemisch inert wird. Inhalierter Stickstoff gelangt zwar in den Blutkreislauf, wird aber von den Körperzellen nicht genutzt. Da Stickstoff jedoch lebenswichtig ist – er kommt in RNA, DNA und Proteinen vor – muss er in Verbindungen mit weniger stabilen Bindungen umgewandelt werden, die von Tieren verwendet werden können. Dies geschieht unter anderem durch Stickstofffixierung in Pflanzen.
Sauerstoff: Lebensspendendes Gas
Mit fast 21 Prozent der Luft, die alle Lebewesen atmen, wird Sauerstoff von der Lunge oder lungenähnlichen Strukturen bei niederen Tieren aufgenommen und über das Blut zu allen Zellen des Körpers transportiert. Sauerstoff ist das instabilste und daher chemisch aktivste Gas in der Luft. Obwohl alle Tiere Sauerstoff benötigen, kann er in höheren Konzentrationen als normal tödlich sein: Das Einatmen von reinem Sauerstoff über einen längeren Zeitraum führt zu Sauerstofftoxizität. Zusätzlich zu seiner Rolle in der Biologie ist Sauerstoff für die Verbrennung, den chemischen Prozess, der für das Feuer verantwortlich ist, unerlässlich.
Argon: Edelgas
Das dritthäufigste Gas in der Luft auf der Erde ist Argon, obwohl es weniger als 1 Prozent der Luft ausmacht. Argon wird in der Chemie als Edelgas eingestuft, ist also sehr stabil und reagiert selten mit anderen Verbindungen. Das Argon in der Luft stammt hauptsächlich aus dem Zerfall von Kalium-40, einem radioaktiven Isotop in der Erdkruste. Der Großteil des in der Wissenschaft verwendeten Argons wird durch fraktionierte Destillation von Luft in flüssiger Form gewonnen.
Spurengase
In der Atmosphäre sind mehrere zusätzliche Gase in winzigen Mengen vorhanden. Diese Gase werden als Spurengase bezeichnet und umfassen:
- Wasserdampf
- Kohlendioxid
- Methan
- Helium
- Wasserstoff
- Ozon
Diese Gase haben jeweils ihren eigenen Zweck und ihre Herstellungsformen. Methan zum Beispiel ist ein starkes Treibhausgas, das Wärme in der Erdatmosphäre einfängt. Ozon kommt in zwei unterschiedlichen Schichten der Atmosphäre vor: hoch in der Stratosphäre, wo es blockiert schädliches ultraviolettes Licht der Sonne und der unteren Atmosphäre, wo es eine der Komponenten von Smog.