腐食概論:鋼の腐食
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大気腐食の基礎
大気とは
地球科学では,地球環境を「気圏(大気圏,atmosphere),水圏(hydrosphere),地圏(geosphere){陸圏(landsphere),岩石圏(lithosphere)},生物圏(biosphere)」などに区分している。
大気(atmosphere)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。
大気圏は,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。
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 |
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。
【参考】
気圏(earth's atmosphere)
大気圏ともいい,水圏・地圏に対して用いられ,地球の大気の球状層をいう。
水圏(hydrosphere)
気圏・地圏に対して用いられ,地球の表面で水の占める部分。水圏の大部分は海洋である。
地圏(geosphere)
水圏・気圏に対して用いられ,地球の固体部分を指す場合と地球全体を指す場合がある。
地圏は,内核(Inner Core),外核(Outer Core),マントル(Mantle),地殻(Crust)から構成される。
陸圏(landsphere)
読み「りくけん,りっけん」,地球表面の水におおわれていない範囲(陸地)を指す。
岩石圏(lithosphere)
地球上層部の岩石でできている部分。プレート(Plate)と同義で地球表層の 100~150km 部分の硬い岩盤を指す。
生物圏(biosphere)
地球上の生物が生活できる環境を有している部分をいい,地表,地下,水中など岩石圏,水圏に含まれ,通常は空中(大気圏)を含まない。
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