ЭСБЕ/Воздух
Воздух (атмосферный В. — см. Атмосфера) — невидимая, газообразная оболочка земли; присутствием своим обусловливает животную и растительную жизнь, изменения погоды, распространение звука, выветривание горных пород и т. д. Хотя земля представляет не единственное небесное тело, окруженное атмосферой (таковые несомненно имеются у Солнца, Юпитера, Марса, Сатурна), но и поныне нельзя утверждать, что В. распространен безгранично в междупланетном пространстве, потому что присутствие атмосферы на луне нельзя считать доказанным ). Можно утверждать, что высота земной атмосферы больше 30—40 километров. Если бы В. обладал равномерной плотностью, равной той, которую он имеет при 0° Ц. и при высоте барометра в 760 миллиметров, то высота атмосферы составляла бы только 9 километров; но так как В. обладает упругостью и сжимается пропорционально давлению, под которым находится, то по мере поднятия над уровнем моря В. становится реже. Если принять во внимание это обстоятельство, то высота атмосферы до предела ощутимой ее весомости или плотности по приближенному вычислению оказывается в 28—30 км; но эта величина несомненно ниже истинной. Установлено, что высота, до которой поднялся пепел при извержении вулкана Кракатоа (1883 г.), была не менее 30 км, а следов., на такой высоте В. должен еще обладать заметной плотностью. Затем, фотографируя одновременно с двух достаточно удаленных пунктов те светящиеся облака, которые можно наблюдать в наших широтах над северным горизонтом по ночам от конца мая и до конца июня и которые состоят, по всей вероятности, из ледяных кристалликов (Кольрауш), удалось найти, что высота их около 80 километров. Астроном Секки из наблюдений над светящимися метеорами вычислил, что воздух имеет еще ощутительную плотность даже на высоте 200 км, что подтверждается наблюдениями над высотой северных сияний, которая в некоторых случаях равнялась 200—500 км, а так как северные сияния (см. это сл.) представляют явления электрических разрядов, а последние невозможны в пустоте, то след. и на только что указанных высотах В. имеет еще плотность, вероятно близкую той, которая достигается нашими ртутными насосами, т. е. около 1/1000000 плотности В. у поверхности земли. Как крайнюю величину для высоты атмосферы остается вместе с Лапласом допустить ту границу, где сила земного притяжения уравновешивается центробежной силой, а это составляет над экватором 42500 км. Начиная отсюда и приближаясь к земле атмосфера все уплотняется и нагревается. )

Хотя еще до Аристотеля предполагалось, что В. обладает весом, но это доказано было только Галилеем, который нашел, что вес медного шара возрастает, если его наполнить сгущенным В. Вес одного литра чистого воздуха, т. е. освобожденного от водяных паров, углекислоты, аммиачных и других соединений (см. ниже), при + 0 Ц. и 760 миллим. ртутного давления в Париже (48°50′ сев. широты и 60 метр. над уровнем моря ), по Реньо, равняется — 1,29318 граммам ), а по новейшим определениям Ледюка — 1,29329.

Давление, производимое атмосферою на поверхность, лежащую при уровне моря, можно принять близким к давлению на ту же поверхность столба ртути в 760 миллиметров, а так как 1 куб. сантим. ртути весит 13,59 граммов, то очевидно, что давление атмосферы на 1 квадратный сант. земной поверхности (у уровня моря) составляет почти 1033 гр. (13,56 х 76) ). Если бы всю земную атмосферу заключить в шар и поместить его на весы, то на противоположную чашку надо было бы поставить 581000 кубических километров меди (Дюма и Буссенго). Чтобы дать приблизительное представление о этой величине, заметим, что ежегодная добыча меди в мире не превосходит теперь 300 млн килограм., и, след., 5½ триллионов могут быть добыты только в 18000 с лишком л. Впрочем, как ни велики для нас эти количества — все же вес земной атмосферы сравнительно с сушею ничтожен. Если сравнивать с весом земной коры, считая последнюю только в 15 килм. толщиною, то и тогда все количество азота (составляющего около 3/4) атмосферы не превышает 0,02% (Ф. В. Кларк), так что он является одним из редких элементов ). Выше упомянуто, что плотность, а следовательно, и давление В. уменьшается по мере того, как мы поднимаемся от уровня моря и потому на горах высота ртутного столба должна быть меньше, чем у их подножия. Факт этот, впервые наблюденный в 1648 г. Берегарди — который нашел в Пизе, что высота барометра на верху башни меньше, чем у подножия, — был окончательно установлен в 1648 г. Перрье, который по предложению своего зятя Паскаля поднялся для этого на вершину Пюи-де-Дом ). Вскоре после того, по-видимому, в 1658 г., Декарт и Бойль подметили, что высота ртути в барометре постоянно меняется, даже на одном и том же месте, а при дальнейших исследованиях выяснилось, что величина атмосферного давления для каждой местности обусловлена положением ее на земном шаре, правильно меняясь с временами года и часами дня. А именно, по А. Букану, земной шар опоясывают две широких области высокого давления, одна лежащая в северном, а другая в южном полушарии; последняя почти параллельна экватору, между тем как первая имеет сравнительно очень неправильное очертание, что объясняется неправильным распределением в этом полушарии суши и моря. Между ними заключается область пониженного давления тропических стран с минимумом посередине, по направлению к которому дуют пассатные ветры. Пониженные давления имеются и у обоих полюсов, причем в северном полушарии два минимума — один в северной части Атлантического океана, другой в Тихом. По временам года атмосферное давление также распределяется своеобразно. В январе наивысшее давление находится над материками северного полушария, а наинизшее над северными частями Атлантического и Тихого океанов. Максимум — в Восточной Сибири — достигает (по иссл. А. А. Тилло) 777 мм, а минимум, в Северном Атлантическом океане и у берегов Исландии, около 745 мм. Площадь высокого давления в это время проходит по направлению с востока на запад, через Центральную и Южную Европу, через северную часть Атлантического океана между 25° и 45° северной широты, через Северную Америку (исключая северной и северо-западной частей ее) и затем через Тихий океан. В июле среднее давление в Сев. Индии и Белуджистане около 748 мм; низшее давление в северном полушарии распределено над материками, высшее же над океанами; в то же время давление повышено над Южной Африкой и Австралией. Вообще говоря, над океаном атмосферное давление гораздо постояннее, чем над материками, и к западу от каждого материка почти круглый год над морем господствует область повышенного давления сравнительно с давлением над материком. Этим распределением атмосферного давления определяются господствующие в данной местности ветры, так как они представляют собою не что иное, как движение воздуха из области высокого давления в область низкого давления по закону Бейс-Балло с отклонением вправо в северном и влево в южном полушарии (см. Ветер, Давление воздуха).

Наиболее важным фактором, определяющим давления, является распределение температуры В. и его влажности; последняя в свою очередь в значительной степени зависит от температуры. Во всех точках земного шара, где наблюдается смена дня и ночи, замечаются и суточные колебания в атмосферном давлении. Вообще говоря, в продолжение суток наблюдаются два барометрических максимума — около 10 час. утра и 10 час. вечера ) и два минимума — около 4 час. утра и 4 час. пополудни ); точное время различно для различных местностей. В тропических странах суточные колебания барометра повторяются изо дня в день с такою правильностью, что, по замечанию Гумбольдта, можно определять время приблизительно по высоте барометра; притом амплитуда колебания сравнительно очень значительна (для Батавии, напр., она равняется 2,7 мм, а внутри материков она достигает до 4 мм). В умеренных и холодных поясах суточный ход барометра вообще очень неправилен, так что определить суточный период можно только как среднее из наблюдений, произведенных в более или менее продолжительное время, напр., в течение месяца. Что касается причин, вызывающих суточные колебания барометрического давления, то, по всей вероятности, предполуденный максимум обусловливается давлением вышележащих слоев атмосферы на расширяющиеся от нагревания нижние; это видно из того, что он совпадает приблизительно с временем наиболее быстрого возрастания температуры (исследования Августина и Бланфорда); вечерний же максимум совпадает с ясно выраженным минимумом облачности между закатом солнца и полуночью. Дневной минимум обусловливается восходящим током в теплые часы дня. Объяснение же ночных минимумов несколько сложнее (см. Мон, «Метеорология»). Таким образом, воздушный океан, постоянно двигаясь, образует свои волны, видимые в показаниях барометра. Но в данном месте земной поверхности действие В. определяется не столько его массою и плотностью, сколько температурою и количеством влаги. Предметы эти рассматриваются в метеорологических статьях (Ветер, Погода, Климат, Давление В. и др.), и здесь даются лишь первичные общие сведения, касающиеся распределения тепла и влаги. Если бы В. остыл до низких температур последних (верхних) граней атмосферы, то он лишился бы своей энергии, перестал бы действовать в том виде, в каком ныне он принимает участие в процессах, на земной поверхности совершающихся, и, лишившись влаги, оледенил бы всю земную поверхность, как то видим около полюсов. При низких температурах холода и некотором давлении (см. Газы сжиженные) даже самые составные части воздуха (азот и кислород) переходят в жидкий вид, а потому температура, свойственная В., составляет важнейший фактор его влияния, что особенно ясно на растениях (см. География растений), а через них и на животных и поэтому на всей жизни людей.

Воздух получает тепло четырьмя способами: 1) прямым действием солнечных лучей ), 2) отражением этих лучей от земной поверхности, 3) прямым соприкосновением с земною поверхностью и 4) через посредство водяных паров. Хотя В. и не вполне теплопрозрачен, но несомненно, что прямое действие солнечных лучей играет наименьшую роль в определении его температуры. О зависимости теплопрозрачности от плотности В. ничего пока не известно, и потому нельзя сказать, поглощают ли нижние слои его больше тепла, чем верхние. Большая часть запаса тепла, имеющегося в В., получается 2-м и 3-м способами. Но количество тепла, передаваемого таким образом воздуху, зависит от поверхности почвы, подверженной действию солнечных лучей, и от способности ее в большей или меньшей степени удерживать тепло, почему даже местности, находящиеся на одной и той же широте и не особенно далеко удаленные друг от друга, могут обладать различной средней температурой. Не менее важным фактором, влияющим на температуру атмосферы, является водяной пар. Всякому известно, как самые незначительные облака или туман достаточны, чтобы преградить доступ к земле большей части солнечной теплоты. Происходит это от поглощения и отчасти от отражения теплоты водяными пузырьками — вследствие чего тепло распределяется в воздухе, окружающем облако. Но водяной пар действует еще другим образом. Превращение воды в пар сопровождается очень значительным поглощением тепла (скрытое тепло испарения), которое освобождается при осаждении пара в виде дождя. По вычислению Тэта, если бы одновременно мог сгуститься пар, заключающийся в нижнем слое воздуха в 1 милю толщиною (что дало бы около 1 дюйма осадка), то воздух нагрелся бы на 33° Ц. Водяной пар действует задерживающим образом на солнечные лучи даже в состоянии вполне газообразном, а так как количество паров уменьшается по мере поднятия вверх, то, следовательно, поглощение солнечных лучей возрастает по мере того, как они приближаются к земной поверхности. Температура воздуха каждой данной местности находится, кроме того, в зависимости от очень многих и разнообразных других причин. Между причинами, которые обыкновенно повышают ее, можно указать: на близость западного морского берега в умеренном поясе; на разорванную конфигурацию материка с полуостровами и глубоко вдающимися морскими заливами; на горные цепи, если они защищают от холодных ветров; на отсутствие лесов при сухой песчаной почве; на более или менее постоянную ясность неба во время летних месяцев; на сравнительную пасмурность (облачность) зимних и, наконец, на близость морского течения, приносящего воду высшей температуры, чем вода окружающего моря (напр., берега Англии и Норвегии, согреваемые Гольфстрёмом). С другой стороны, следующие причины обыкновенно понижают температуру: высота над морским уровнем, близость восточных морских берегов в высоких и средних широтах, сплошное очертание берегов без заливов и бухт, протяжение материка в полярные страны с вечным льдом при отсутствии моря, открытого зимою; горные цепи, положение которых препятствует доступу теплых ветров; обилие лесов, мешающих своею листвою нагреванию почвы и способствующих испарению большого количества воды; и, наконец, на малую облачность зимой, способствующую излучению тепла и на большую облачность летом, мешающую нагреванию земли от солнца.

В., представляя прототип газов, обладает по своей физической природе их общими свойствами, излагаемыми в статье Газы, а потому, заметив, что В., как смесь азота и кислорода, имеет физические свойства, определяемые по свойствам составных своих начал, мы укажем в этой статье только на немногие физические свойства В., применимые в расчетах, до него относящихся.

Коэффициент расширения В. при нагревании на 1°Ц. — 0,003684, т. е. 1 литр воздуха при 0° (и при 760 мм давления) при 100 °Ц. (и при 760 мм давления) занимает 1,3684 литра (Менделеев и Каяндер). Коэффициент изменения упругости В. при нагревании на 1° Ц. (и при постоянном объеме) = 0,00367, а следовательно, если принять упругость В. при 0° за единицу, то при 100 °Ц. она = 1,367 (Реньо и Магнус). Теплоемкость В. при постоянном давлении = 0,2376, а при постоянном объеме = 0,1685 (Реньо, подробности см. Газ). Показатель преломления сухого В. (при 0° Ц. и 760 мм давления, по Кеттлеру) для фрауенгоферовых линий A, D, F и H равняется: nA= 1,00029286, nD = 1,00029470, nF = 1,00029685 и nH = 1,00030026.

Химическая природа В. выяснена сравнительно очень недавно. Уже с древних времен было известно, что многие металлы, подверженные на В. действию огня, теряют свойственный им блеск и в конце концов при достаточно продолжительном нагревании превращаются в землистые порошки, или «извести»; что эти последние тяжелее металлов, из которых они получены, знал уже Гебер (алхимик VIII столетия). Верные объяснения этого являения можно, по-видимому, найти у алхимиков же, начиная с XVI столетия. Так, Кардан (1506—1576), упоминая об увеличении веса свинца при прокаливании, приписывает его газу (flatus — дуновение), который питает пламя. Цезальпин (1602) тоже указывает, что налет (жир, как он называет массикот и глёт), образующийся на свинце, подверженном действию нагретого В., содержит воздушное вещество, которое увеличивает вес металла. Жан Рей, кажется, первый вполне определенно высказал, что увеличение веса происходит на счет В. — «Я ручаюсь, — говорит он, — и уверенно поддерживаю мое мнение, что этот излишек веса берется из воздуха, который сгущается в сосуде». Гук (1665) предполагал, что В. содержит сущность аналогичную, если не тождественную, с сущностью, содержащейся в селитре, и он же предполагал, что только часть В. поддерживает горение и дыхание ). Еще определеннее представления Джона Майова, который на основании своих наблюдений (1674) пришел к заключению, что не весь В., а только часть его поддерживает дыхание, что она же поддерживает горение и, принимая активное участие в образовании кислот, содержится в кислоте селитры, почему он и назвал ее Spiritus nitro-aëreus. Но и воззрения Майова не обратили на себя внимание современников, которые предпочли примкнуть к теории флогистона (см. Горение и Флогистон), и только спустя целое столетие они были правильно оценены. В 1774 году Пристлей нашел, что при нагревании окиси ртути выделяется газ: горение в нем происходит с большей легкостью, чем в обыкновенном В.; кровь поглощает вновь полученный газ, превращаясь из темной в светло-красную. Пристлей отсюда заключил, что В. содержанию этого газа обязан свойством поддерживать дыхание и горение; и он счел его за В., лишенный флогистона. Значение этого открытия, его действительное отношение к составу В. и настоящую природу явлений кальцинации (образования «известей») впервые оценил и верно понял основатель современных химических воззрений — Лавуазье. Повторяя опыты Пристлея и нагревая ртуть с определенным объемом Б., Лавуазье подметил, что исчезает около 1/6 ) части первоначально взятого объема В., а взвесив образовавшуюся при этом окись ртути, он доказал, что эта часть соединялась со ртутью. Оставшиеся 5/6 частей оказались обладающими удушающими свойствами. Тогда он приступил к обратному опыту, а именно: смешал газ из окиси ртути с «удушающим» газом и получил смесь, которая ничем не отличалась от первоначально взятого В. «Из описанных опытов очевидно, — говорит Лавуазье, — 1) что 5/6 В., которым мы дышим, представляют удушающее вещество (sont…. dans l'étât de mofette), т. е. неспособны поддерживать дыхание животных, воспламенение и горение тел, 2) что только избыток, т. е. 1/6 объема атмосферного В., пригоден для дыхания, 3) что в процессе образования ртутной извести ртуть поглощает здоровую часть В., оставляя удушающую, 4) что соединяя уединенные таким образом части В., т. е. часть, пригодную для дыхания, и часть удушающую, мы обратно синтезируем (on refait) В., подобный атмосферному» ). Представление о химической сложности В., который до тех пор считался элементом, было тут впервые ясно высказано; доказано было и то, что процесс окисления ртути состоит в простом соединении ее с «здоровой частью В.». Вскоре это доказательство было распространено Лавуазье и на случаи образования других окисей, и им же было установлено, что явления горения и дыхания не только тождественные с химической стороны ), но что они представляют не что иное, как процессы соединения с кислородом (газом, поглощаемым ртутью и затем выделяемым), или окисления (см. Горение и Дыхание). Представлений этих всюду держатся и поныне. Лавуазье же предложил называть ту часть В., которая поддерживает горение кислородом (oxygène), а часть «удушающую» азотом (azote с греч. значит не поддерживающий жизни). Так как «благотворность» В., как можно думать на основании вышеизложенного, обусловливается содержанием в нем кислорода, то количественное определение его в В. получило название эвдиометрии (от греч. слов — хороший и измерять). Скоро, однако, оказалось излишним измерять качество В. содержанием кислорода, так как уже в 1781 г. Кавендиш нашел, что состав В. почти постоянен, или, как он выражался, В. всегда одинаково «дефлогистизирован»; из его данных количество кислорода в 100 объемах В. вычисляется в 20,83%. Почти к тождественному результату пришли Гей-Люссак и Гумбольдт, по определениям которых в 100 объемах В. заключаются 21% кислорода и 79% азота. Эти наблюдения послужили английским химикам Томсону и Прауту основанием, чтобы считать В. за химическое соединение, образованное из четырех объемов азота и одного объема кислорода, которое они рассматривали как низшую степень окисления азота. Такое допущение ее не имеет в настоящее время никакой точки опоры. Начать с того, что объемные отношения между количествами азота и кислорода в В. совсем не такие простые, какими их приняли Томсон и Праут, а следовательно, это соединение не удовлетворяет основному для определенных химических соединений закону Гей-Люссака, требующему, чтобы газообразные вещества, входящие в химическое соединение, занимали при одинаковых физических условиях равные или кратные между собою объемы. Затем, во время смешения азота с кислородом не замечается никаких явлений, которые указывали бы на химическое между ними взаимодействие: нет ни повышения, ни понижения температуры; плотность, показатель преломления и другие свойства В. как смеси с точностью вычисляются из данных, взятых для смешения газов, чего не бывает в случае химического соединения. Сверх того, В. может быть разделен, и это очень важно, на составные части прямо механическими способами, а именно диффузией и взбалтыванием с различными растворителями ). Наконец, точные эвдиометрические анализы последних 40 лет показали, что отношение между количествами кислорода и азота В. не вполне постоянно. Впервые это выяснил Бунзен, нашедший (в Гейдельберге, в январе и феврале 1846 г.), что содержание кислорода колеблется между 20,84% и 20,97% (по объему взятого В.; ошибка отдельных опытов не превосходит 0,03%). Затем Реньо (отчасти с Рейзетом) нашел (в декабре 1847 г. в Париже) колебания от 20,96% до 21,0%, а в январе 1848 г. от 20,90% до 20,97% ). Бо́льшие отступления получены Лидсом (в Нью-Йорке), а именно от 20,83% до 21,03%. Жоли (в Мюнхене) прямым взвешиванием сухого и лишенного углекислоты В. показал, что вес 1 литра В. изменяется, по-видимому, в зависимости от направления ветра, причем разница может доходить до 0,84 миллигр., что отвечает колебанию почти в 0,5% в содержании кислорода в В. ). Из данных Реньо, по-видимому, следует, что В., собранный в тропических странах и над поверхностью моря, содержит относительно меньше кислорода, но вопрос требует дальнейших опытных подтверждений. Очень мало известно об относительных содержаниях кислорода и азота в верхних слоях атмосферы; по теории Дальтона, относящейся к парциальному (частному) давлению (см. это сл.) смеси газов, следовало бы, чтобы с поднятием над уровнем моря содержание кислорода убывало. Прибавим, что жидкий кислород, как показал Ольшевский, обладает синим цветом, чем, быть может, отчасти объясняется синий цвет неба. Спектр поглощения кислорода характеризуется несколькими темными линиями, из которых наиболее резки совпадающие с фрауенгоферовыми линиями А и В (Егоров, Жансен, Ливеинг и Дьюар); при больших давлениях (до 85 атм.) наблюдаются еще несколько полос с длиною волн в 630, 578, 535 и 479 (десятимиллионных миллиметра, Ливеинг и Дьюар), которые характерны для жидкого кислорода (Ольшевский). Жидкий азот обладает, кажется, желтоватым оттенком (Вроблевский), но спектр поглощения его неизвестен.

Кроме кислорода и азота, в состав атмосферы входят углекислота и водяной пар; в сравнительно малых количествах, но почти всегда, находили в В. еще след. вещества: озон, перекись водорода, азотную кислоту, аммиачные соединения, углеводороды, водород, йод, спирт обыкновенный, и как механические примеси: некоторые неорганические соли, пыль и микроорганизмы. К описанию этих составных частей В. мы и переходим теперь.

Выше была указана изменчивость содержания и роль водяного пара в природе и в процессе нагревания В. Прибавим еще, что Тиндаль и Соре показали, что чем влажнее воздух, тем менее лучеиспускание, т. е. тем менее потеря тепла землей. Количество водяного пара, содержащегося в данном объеме В., как указал уже Дальтон, зависит только от степени влажности и от температуры В.; наибольшее содержание определяется прямо из данных для наибольшей упругости паров (см. Вода, т. VI, стр. 707). Зная плотность водяного пара (см. т. VI, стр. 710), вес куб. метра В. при 0° и 760 мм (= 1293 грам.), найдем, что если при t° упругость пара = h мм, то вес водяных паров, насыщающих кубич. метр В., будет = 0,8 x h/760 x [273/(273 + t)] килограммам. Так находится, что вес паров, насыщающих кубический метр В., равняется (приблизительно, в круглых цифрах):

0,5 граммам при −30° Ц.;

2 граммам при −10° Ц.;

5 граммам при 0° Ц.;

13 граммам при +15° Ц.;

30 граммам при +30° Ц.

Если к В., таким образом насыщенному водяным паром, прибавить сухого В., то водяной пар распространится равномерно во всей массе В., который станет относительно суше; если же В., насыщенный водяными парами, охладить, то он уже не будет в состоянии содержать прежнее количество водяного пара, часть которого и выделится, смотря по условиям, в твердом или жидком виде. От этого и образуется, напр. при ночном охлаждении, роса, а при охлаждении воздуха вследствие поднятия его туман и дождевые или снеговые облака. Так как водяной пар увеличивает объем В., то при равных объемах сырой В. содержит меньше азота и кислорода, чем сухой; притом сырой В. легче сухого, потому что плотность водяных паров менее, чем воздуха (см. Вода). Количество водяного пара, содержащегося в В., подвержено большим колебаниям (см. далее); в наших широтах оно колеблется приблизительно от 1/6% до 21/2% по весу воздуха; при сыром климате (напр., в тропиках, на островах) В. может иногда быть почти насыщенным парами, между тем как в странах с континентальным климатом (центральная и юго-восточная Россия, Центральная Азия) В. иногда достигает очень высокой степени сухости.

Большие колебания в количестве водяного пара в В. по его важности как для органической жизни, так и для накопления и распределения тепла на земном шаре повели к тому, что определение количества влаги в В. стало предметом постоянных наблюдений посредством инструментов, называемых гигрометрами и психрометрами (см. эти сл.). Изменение количества водяного пара в В. обыкновенно выражают как влажность абсолютную и относительную. Первая показывает количество водяных паров в данном объеме В. (при метрических мерах обыкновенно в граммах на кубический метр); вторая — отношение к тому количеству, которое насыщает В. при данной температуре, последнее принимается равным 100. Напр., если при данной температуре насыщение наступает при 5 граммах водяного пара на кубич. метр В., а найдено всего 3 гр., то относительная влажность = 60%. Если упругость насыщенного пара = h мм, а парциальное (частное) давление паров, действительно содержащихся в воздухе, или наблюденная упругость пара, = h1, то относительная влажность = (h/h1) x 100. Абсолютную влажность обыкновенно выражают не в граммах на кубический метр, а давлением или упругостью водяных паров в миллиметрах ртутного столба. В метрических мерах те и другие числа очень близки между 0° и 20° Ц. ). Большие изменения в количестве водяного пара в В. происходят от того, что этот газ не постоянный при давлениях и температурах нашей атмосферы. Вода постоянно испаряется с поверхности вод, почвы, растений, льда и снега, т. е. переходит из жидкого и твердого состояния в газообразный и водяной пар, сжимается и сгущается, т. е. переходит в жидкое или твердое состояние как в атмосфере (облака, туман), так и на поверхности твердых тел (роса, иней) и вод. При испарении, очевидно, обогащается водяным паром сначала воздух, ближайший к источнику испарения; но воздушные течения, горизонтальные и вертикальные, уносят его и далее. Даже и в совершенно спокойном воздухе водяной пар распространяется посредством диффузии, т. е. проникновения через другие газы воздуха, по известному закону Дальтона, гласящему, что газ распространяется через другие газы, как через пустое пространство. Очевидно, что если бы диффузия водяных паров совершалась очень быстро, то на некоторой высоте над поверхностью земли он постоянно находился бы в насыщенном состоянии и мы бы никогда не видели солнца и звезд. Так как этого нет и наблюдения на воздушных шарах показали, что начиная с высоты 3, 4 километров над земной поверхностью относительная влажность обыкновенно менее ), чем близ земной поверхности, то отсюда нужно заключить, что диффузия идет очень медленно. Как абсолютная, так и относительная влажность имеет суточный и годовой периоды. Днем происходит большое испарение, обогащающее В. парами, но, однако, в нижнем слое абсолютная влажность далеко не всегда более среди дня, чем утром и вечером; среди материков она обыкновенно менее. Дело в том, что значительное количество паров уносится на высоту 2—5 километров над поверхностью земли; на отдельных горах поэтому абсолютная влажность значительно увеличивается в теплые часы во все ясные дни. Относительная влажность имеет более правильный суточный ход, обратный ходу температуры: наименьшая в самые теплые часы дня, а наибольшая рано утром, когда бывает самая низкая температура дня. В годовом периоде абсолютная влажность ближе следует за ходом температуры, чем в суточном, т. е. возрастает от зимы к лету. Относительная влажность в средних и высших широтах обыкновенно несколько менее летом, чем зимою, а в тропиках обыкновенно обратно; но есть и исключения из этих правил, напр., в области муссонов Восточной Азии она больше летом, чем зимой, на берегу Перу — обратно.

О присутствии углекислоты в В. впервые заключил Макбрайд в 1764, заметив, что гашеная известь, оставшаяся на В., вскипает затем при действии кислот, выделяя углекислый газ, если не содержала его ранее лежания на воздухе. Количество углекислоты в В. оказывается несравненно более постоянным, чем мы это видим для водяного пара, и в среднем по объему составляет около 0,035%, т. е. в 10000 объемах сухого воздуха содержится около 3,5 объемов углекислоты, или по весу в 10000 ч. около 5,25 ч. (в городах и жилых помещениях количество ее больше, см. ниже); оно уменьшается днем и увеличивается ночью; а именно, Соссюр нашел днем 3,38 объем. углекислоты (в среднем; максимум 5,4 объем., минимум 3,15 объем.), а ночью — 4,3 объем, (тоже среднем; максимум 5,74 объем., минимум 21). Таким образом, ночью у поверхности земли В. несколько богаче углекислотой; максимум приходится к концу ночи, а минимум к концу дня. Данные Соссюра подтверждены и другими наблюдателями; так, Трюшо (в среднем из многочисленных наблюдений, произведенных в Клермон-Ферране) нашел содержание углекислоты днем в 0,0353%, а ночью в 0,0403%. Явление объясняется тем, что ночью растения, как и животные, выдыхают углекислоту, днем же растения поглощают углекислоту, выделяя кислород (см. Дыхание растений). Содержание углекислоты не изменяется заметно во время дождя; воздух, собранный над морем, содержит около 0,03% углекислоты: 0,0309% над Ирландским каналом, 0,03% над Атлантическим океаном (Торпе), 0,0292% над Балтийским морем (Шульце), и, по-видимому, количество ее не подвержено суточным колебаниям (Торпе). Что касается содержания углекислоты в верхних слоях атмосферы, то имеющиеся данные противоречивы. По Соссюру, количество углекислоты на высотах больше, чем в низинах, что он объяснил меньшим развитием на высотах растительности. Шлагинтвейн на основании своих наблюдений пришел к тому заключению, что количество ее достигает максимума при 3300 метрах над уровнем моря и затем, в более высоких слоях атмосферы, снова уменьшается. Франкланд получил в Шамуни (высота около 900 метр.) 0,06% углекислоты, в Гран-Мюле (высота 3350 метр.) 0,11% и на самой вершине Монблана (высота 4795 метр.) опять 0,06%; между тем Трюшо на вершине Пюи-де-Дом (1446 метр.) нашел только 0,0208%, при содержании в то же время в Клермон-Ферране (т. е. у подножия) в 0,0313%. От местных причин даже и в открытой местности это количество может значительно возрастать; так, Леви на Боготском Плато (Южн. Америка) нашел содержание углекислоты от марта до июля колеблющимся между 0,03 и 0,04%, а в продолжение августа и сентября оно возросло до 0,049%, что объяснялось, с одной стороны, вулканической деятельностью соседних мест, а с другой — большими пожарами, производившимися для расчистки земли. Несмотря на незначительный на первый взгляд % углекислоты, количество ее во всей атмосфере вычисляется около 3000000 миллионов килограммов, или, так как углекислота содержит 3/11 ч. углерода, — то около 800000 миллионов килограммов его находится в воздухе; для сравнения заметим, что современная мировая добыча каменного угля на всем земном шаре составляет около 500000 мил. килогр. в год. О происхождении и значении углекислого газа В. см. Дыхание растений и Кругооборот элементов в природе.

Содержание озона в В. всегда незначительно и современные методы определения не достаточно еще выработаны, а потому данные различных наблюдателей значительно между собою расходятся. По одним — количество озона уменьшается с возвышением температуры В. и при ясном небе; зимою его больше, чем летом, и больше во время снега, чем во время дождя; ночью больше, чем днем; впрочем, во время гроз количество его, по-видимому, сильно возрастает. В городах и в болотистых местах его иногда трудно найти, между тем как в открытых местностях он всегда имеется (Шёнбейн); максимум содержания озона приходится в среднем климате на январь и февраль, минимум на июль или сентябрь (Нейман). Напротив, по другим наблюдениям, наибольшее количество озона замечено в мае и июне, наименьшее зимой (Гузо, Бериньи, Бёкель). По мнению Шёнбейна, озон обусловливает окислительные процессы, идущие при обыкновенной температуре, почему он и приписывает ему деятельное участие в явлениях тления растительных и животных остатков и образовании азотнокислых солей. Предполагается, что озон, очищая таким образом атмосферу от гниющих веществ и миазмов, способствует ее оздоровлению. Но подобный взгляд не имеет достаточно твердого основания, а постепенно накопляющиеся сведения об микроорганизмах приводят, по-видимому, к тому заключению, что некоторые процессы, относимые на счет озона В., обусловлены непосредственно жизнедеятельностью этих микроорганизмов; по Пастеру, «если бы исчезли микроорганизмы с лица земли, то ее поверхность загромоздилась бы мертвыми телами и трупами всякого рода, без них жизнь на земле стала бы невозможной, потому что дело смерти было бы еще не окончено». Сгущенный озон обладает голубым цветом (Готфейль и Шапюи) с заметным фиолетовым оттенком (Шёне) и сильной флюоресценцией прекрасного сине-стального цвета (Гартли); потому очень вероятно, что и он принимает участие в придании голубого цвета небу (см. Озон).

Нахождение перекиси водорода в атмосфере установлено в 1863 г. Мейснером, но пока имеется сравнительно очень мало точных данных о количественном ее содержании; единственным способом служит определение ее количества в дождевой и снеговой воде. Оно меняется, по-видимому, с временами года и температурой воздуха. Так как до сих пор не существует еще надежных реакций, позволяющих отмечать с несомненностью перекись водорода в присутствии озона, то нельзя сказать об ней ничего более определенного. Профессор петровской академии Шёне произвел в окрестностях Москвы обширный ряд исследований, касающихся изменения в содержании перекиси водорода в В.

Содержание азотной кислоты в воздухе ничтожно мало, так что она может быть открыта только в дождевой воде, в которой Буссенго, напр., нашел всего 0,83 ч. на 1000000 ч. А. Смис нашел как среднее из многочисленных определений: в Шотландии (внутри страны) 0,305 ч., в Англии (тоже внутри страны) 0,749 ч., в Лондоне — 0,840 ч., в Манчестере — 1,302 ч. и в Глазго — 2,486 ч. на 1000000 ч. дождевой воды. Как видно, наибольшее количество азотной кислоты приходится на долю воды, собранной в городах, из чего надо заключить, что значительная часть ее обязана своим происхождением окислению аммиачных соединений, находящихся в В. (Мюнц и Обэн не нашли азотной кислоты в дождевой воде, собранной на высоте 2877 метров). Кроме того, часть окисленных соединений азота образуется прямым соединением азота воздуха с кислородом и водою и только с водою под влиянием электрического разряда. Результатом соединения азота с водою является азотисто-аммиачная соль (NH4NO2 = N2 + 2Н2О), а через соединение азота с кислородом и водою происходит азотная кислота (N2 + 5О + Н2О = 2HNO3); это объясняет причину появления азотной и азотистой кислот в воде после грозы и града (см. Вода). По Шенбейну, азотисто-аммиачная соль образуется на счет азота атмосферы даже во время испарения воды.

Аммиачные соединения, находимые в В., являются, во-первых, результатом вышеуказанного прямого взаимодействия азота атмосферы и воды; кроме того, они образуются при разложении и гниении различных веществ животного происхождения; их малая летучесть (обыкновенно, надо думать, аммиак содержится в атмосфере в виде солей угольной, азотистой и азотной кислот) и сравнительно большая растворимость в воде обусловливает их быстрое исчезновение из атмосферы, которая потому содержит очень незначительные и в высшей степени изменчивые количества аммиака; а именно от 134,8 частей (рассчитывая на углекислый аммоний) на 1000000 ч. В. (Горсфорд в Бостоне, в июне) и до 0,1 ч. на то же количество В. (Бино близ Лиона, зимой). Фрезениус в среднем из определений содержания аммиака в воздухе Висбадена (40 дней в августе и сентябре) нашел, что днем в В. около 0,28 ч. (рассчитано на углекислый аммоний) на 1000000 частей В., ночью же количество это возрастало до 0,47 ч. По Биллю, в различные года содержание аммиака различно: так, в 1849 г. максимум содержания был 21,7 и минимум 17,6, а в 1850 г. максимум 27,3, минимум 16,5 — 1000000 ч. В. (определения делались в Париже). После дождя содержание аммиака в В. значительно падает, хотя и быстро после того достигает прежней величины (Браун). По наблюдениям Трюшо на Пюи-де-Доме можно было бы думать, что количество аммиака возрастает в верхних слоях атмосферы, достигая сравнительного максимума в облачные дни и минимума в ясные; но, с другой стороны, Мюнц и Обэн, основываясь на определении содержания аммиачных соединений в дождевой воде, приходят к тому заключению, что высшие слои атмосферы содержат гораздо менее аммиака, чем слои, лежащие близко к поверхности земли (см. Вода). В тех местах, где скопляются изменяющиеся животные вещества, особенно же в конюшнях и в отхожих местах, В. обыкновенно содержит гораздо более значительное количество аммиачных соединений. От них и зависит особый острый запах этих мест. Заметим, что, даже если считать содержание углекислого аммония в В. не превышающим 0,000001, то и тогда количество его во всей земной атмосфере больше 5 биллионов килограммов. Упомянем еще, что, по Шатэну, в В. всегда имеется йод, впрочем, в неизмеримо малых количествах, а Мюнц находит в нем обыкновенный спирт, тоже в ничтожно малых дозах. Что касается содержания в В. углеводородов и водорода, то хотя на основании способности газов к диффузии, т. е. к равномерному взаимному проникновению, они несомненно в нем должны находиться (один из углеводородов образуется в болотах при гниении растительных веществ — это метан или болотный газ, а водород выделяется при вулканических извержениях), но количество их не поддается точным определениям.

Кроме углеводородов в В. замечается всегда содержание других органических соединений. Так, Москати наблюдал, что роса, собранная (на холодном предмете) над рисовыми полями в Тоскане, скоро загнивает и выделяет хлопья вещества, содержащего азот. Те же самые явления подмечены Риго де Лиль (1812 г.) для росы, собранной над болотами в Лангедоке. Фогель нашел, что роса, осаждающаяся на холодных поверхностях в обитаемых жилищах, скоро загнивает благодаря присутствию органических соединений, имеющих сходство с альбуминами. Левенгук (еще в 1722 г.) указал, что в дождевой воде, даже свежесобранной, заключаются инфузории, происхождение которых можно объяснить, единственно допустив, что они увлечены водяными каплями из В. Вопрос этот связывался прежде с вопросом о самозарождении и был разъяснен окончательно только благодаря Пастеру, установившему (ранее были известны отрывочные факты), что воздух, процеженный сквозь вату (которая задерживает механически взвешенные в нем тела) или же прокаленный (что понятно разрушает органические вещества), не способен вызывать брожения и родственных ему процессов в стерилизованных (обеспложенных кипячением и долгим нагреванием) предварительно жидкостях, как, напр., молоке, мясном бульоне, виноградном соке и т. д. Между тем эти процессы всегда наступают, даже и в обеспложенных жидкостях, если В. предварительно не очищен указанными способами. Что причина брожения (гниения) заключается именно в присутствии в В. развивающихся потом в жидкостях зародышей микроорганизмов, Пастер доказал следующим образом. Он пропускал В. сквозь слой коллодионной ваты (см. Коллодий), способной раствориться в смеси спирта и эфира, и по окончании опыта растворял ватный фильтр. Исследование раствора под микроскопом показало присутствие искомых тел (подробнее см. Микроорганизмы). Тиндаль нашел, что микроорганизмы, содержащиеся в В., быстро оседают в отсутствие воздушных течений. На этом наблюдении Гессе основал способ определения относительного содержания микроорганизмов в В. Метод состоит в протягивании В. сквозь стеклянные трубки, снабженные широкими раструбами (на одном конце) и покрытые внутри питательной желатиной, приготовленной по способу Коха; трубки затем держат в продолжение нескольких дней около 23° Ц., после чего осевшие микроорганизмы (различные монады, бациллы и микрококки) узнаются по развившимся в слое желатины колониям. Этим методом, слегка, впрочем, измененным, П. Франкланду удалось найти, что в 10 литрах В. Гайд-Парка (Лондон) находится 24 микроорганизма, а оседают на землю (в каждую минуту) около 900 организмов (на 1 кв. метр). В соборе св. Павла (Лондон) им было найдено (в 10 литрах В.) внизу 56 микроорганизмов, а в соборе в Норвиче: внизу 18, на высоте 55 метров — 9 и на высоте 94 метров только 7 (все в 10 литрах В.). В жилых зданиях им подмечены большие колебания в содержании микроорганизмов; можно сказать, что количество их в жилищах всегда больше, чем на открытом В., и меньше в том случае, когда В. в комнате находится в покое, увеличиваясь при сквозном ветре и в присутствии большого количества людей. Но для того, чтобы далее уяснилась роль микроорганизмов воздуха, должно указать на несомненность влияния их на брожение (см. Виноделие) сахаристых жидкостей и на гниение многих веществ (см. Гниение); но доныне не известно с достоверностью случаев переноса через В. заразных болезней, тогда как через воду (см. VI, стр. 727) перенос заразных болезней не может подлежать сомнению.

Кроме описанных тел, в В. всегда содержится более или менее значительное количество неорганических веществ, которые неизвестны в парообразном состоянии (по крайней мере, при окружающих нас условиях температуры). Эти вещества носятся в В. в виде пыли. Последняя, когда она является в крупном виде, известна каждому; она может быть в В. в довольно значительной массе и переносится воздушными течениями на большие расстояния, как, напр., пыль, приносимая в Европу из Сахары, пыль, выброшенная извержением Кракатоа, которой потребовалось два года (1883—1884) для того, чтобы осесть на землю ). Кроме такой пыли земного происхождения, часть взвешенных в В. твердых частичек, что впервые высказал Добрэ, несомненно имеет происхождение космическое. Это видно из содержания в пыли металлического железа, как в метеорных камнях. Норденшильд нашел его в пыли, покрывающей снег, Тиссанде — во всяком В., конечно, в очень малом относительном количестве. Но, кроме того, пыль присутствует и в В., на вид совершенно ее лишенном, чистом; если на такой В. выставить полотняную поверхность, смачиваемую кислотою, то в получающейся жидкости можно доказать присутствие натрия, кальция, калия, железа; полотно, смачиваемое щелочью, притягивает угольную кислоту, серную, фосфорную и хлористый водород. Те же соединения, понятно, в виде солей, можно найти в дождевой воде, даже если она собрана на совершенно открытом месте и после того как дождь шел уже довольно долго (Лавуазье). Ангус Смис находил в дождевой воде, собранной над морем, всегда хлористый натрий и сернокислые соли; последние относительно поваренной соли в большем количестве, чем то, которое имеется между этими веществами в морской воде. Количество сернокислых солей, по его наблюдениям, увеличивается над твердой землей, из чего надо, по всей вероятности, заключить, что они образуются на счет окисления в серную кислоту сероводорода и сернистого газа, выделяющихся при разложении и горении многих органических соединений, при вулканических извержениях и т. п. Кроме аналитических данных, мы имеем и другие доказательства присутствия в В. неорганических соединений. Спектр бесцветного газового пламени лабораторных горелок (см. Пламя и Спектральные исследования) всегда содержит характерные для натрия ярко-желтые полосы. Пересыщенный раствор (см. это сл.) глауберовой (серно-натровой) соли в присутствии обыкновенного В. легко кристаллизуется, между тем как он может сохраняться без изменения неопределенно долгое время, если приведен в соприкосновение с В., предварительно процеженным через слой ваты, или если сосуд, заключающий раствор, сообщается с наружным В. посредством отогнутой книзу трубки (кристаллики глауберовой соли, находящиеся в В., не в состоянии сами собою подняться вверх — свойство, которым обладают только газовые частицы). Так как пересыщенные растворы некоторых других солей, напр., уксусно-калиевой соли, такого явления не показывают (они могут сохраняться при постоянной температуре и отсутствии сотрясения неопределенное время), то ясно, что в В. имеются не все соли, а только некоторые. Главным источником, постоянно возобновляющим их запас в атмосфере, надо считать механическое увлечение их водяными парами, подымающимися с поверхности морей. Маргерит-Делашарлони показал опытным путем, что при перегонках соляных растворов количество увлеченных неорганических веществ может достигать довольно значительных величин. Чижевский измерял количество различных солей, уносимых водяным паром, и нашел его различным для различных солей. В природе, где испарение происходит при сравнительно низкой температуре, это количество должно быть несравненно меньше, но, с другой стороны, потеря возмещается площадью, на которой происходит испарение. Что касается роли пыли (организованной и минеральной) в атмосфере, то ныне должно признать (Гельмгольц), что присутствие ее необходимо для облегчения перехода водяного пара в жидкое состояние, а по Ланглею она играет не последнюю роль в поглощении и рассеянии солнечных световых и тепловых лучей (сведения, относящиеся до воздуха жилищ, до кругооборота кислорода В. и до отношения его к растениям и животным помещаются в статьях: Вентиляция, Дыхание, Горение и др.).

Дополнение 
* Воздух — см. также Азот (доп.), Аргон (доп.), Кислород, Озон, Перекись водорода (XXIII, 215).

ЭСБЕ:Химия