腐食概論:鋼の腐食

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            【大気とは】

 地球科学では,地球環境を「大気圏(atmosphere),水圏(hydrosphere),陸圏(landsphere){地圏(geosphere),岩石圏(lithosphere)},生物圏(biosphere)」に区分している。
 大気とは重力によって地球を取り囲むように保たれている気体をいう。
 大気圏とは,地球の大気の球状層をいう。
 大気圏と宇宙空間との境界は,確定されておらず,便宜的に次に示す熱圏の高度80kmから120kmあたりとされている。
 大気は,温度変化を基準に鉛直方向に,次の四つの層に区分されている。鉛直方向の区分は,大気が主に水平方向に運動し,1つの層内で循環していることなどが理由と考えられる。

  • 対流圏 (Troposphere)
    9~17km,高度とともに気温が低下する。気象現象は対流圏で起きる 。対流圏は,赤道付近で17km程度,極で9km程度と地球自転の影響で厚みが異なる。
  • 成層圏 (Stratosphere)
    9~17kmから 50kmまで,高度とともに気温が上昇する。成層圏には,オゾン層が存在する。
  • 中間圏 (Mesosphere)
    50kmから 80kmまで,高度とともに気温が低下する。
  • 熱圏 (Thermosphere)
    80kmから 800kmで高度とともに気温が上昇する。
 大気腐食を取り扱う環境は,対流圏の中でも地表面に近い範囲である。従って,地域差やさまざまの気象現象の影響を受ける。
 地表面付近の大気の平均的な気体組成(水分を除く)は次の通りである。なお,気体成分としての水蒸気は,地域や時間での変動が著しく大きい成分である。そのため,下表の気体組成は,乾燥した空気の組成を示している。

地表面の乾燥大気の気体成分構成(vol%)
出典:化学便覧
 成分   百分率   成分   百分率 
  窒素(N2   78.088    酸素(O2)    20.949 
  アルゴン(Ar)    0.93    二酸化炭素(CO2)*    0.04 
  ネオン(Ne)    1.8×10-3    ヘリウム(He)    5.24×10-4 
  メタン(CH4   1.4×10-4    クリプトン(Kr)    1.14×10-4 
  一酸化二窒素(N2O)    5×10-5    水素(H2   5×10-5 
  一酸化炭素(CO)    1×10-5    オゾン(O3)*    2×10-6 
:二酸化炭素,オゾン及び水分は,高さ,地域,時間で変動する成分

 水以外で変動する成分には,二酸化炭素とオゾンがある。二酸化炭素は生物の活動などに伴い,オゾンは生物活動,紫外線量などで変動するが,組成全体に影響するほどの大きな変動ではない。

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