空气是指地球大气层中的气体混合。它主要由78%的氮气、21%氧气、还有1%的
稀有气体和杂质组成的混合物。空气的成分不是固定的,随着高度的改变、气压的改变,空气的组成比例也会改变。但是长期以来人们一直认为空气是一种单一的物质,直到后来法国科学家
拉瓦锡通过实验首先得出了空气是由氧气和氮气组成的结论。19世纪末,科学家们又通过大量的实验发现,空气里还有氦、氩、氙、氖等稀有气体。 在自然状态下空气是无味无臭的。 空气中的氧气对于所有需氧生物来说是必需。所有动物都需要呼吸氧气,植物利用空气中的
二氧化碳进行
光合作用,二氧化碳是近乎所有植物的唯一的碳的来源。
氮
氮气是一种化学上非常惰性的气体,但不属于
惰性气体。只有通过固氮它才进入氮循环,能够被生物所利用。生物的
氨基酸需要氮。通过反硝化作用氮回到空气中。在技术上人们使用哈柏法将空气中的氮加工为肥料。固氮与反硝化作用基本上互相抵消,对空气中的氮的浓度没有影响。在深潜的过程中(潜水深度大于60米)压缩空气瓶中的氮会被氦代替,否则的话血液中溶的氮会导致氮麻醉。
氧
氧是一种重要的氧化剂,它使得空气具有氧化的作用。几乎所有化学燃烧和生理呼吸都需要氧。空气中的氧是通过光合作用产生的。在整个地球历史中通过光合作用所产生的氧的总量约是今天空气中氧的总量的20倍。
氩
氩是一种惰性气体。它基本上不参加化学反应。因此在焊接时氩用来当作保护气。此外由于它相对于空气而言导热性比较差,因此它也被用来作为气密窗玻璃之间的隔热气体。
水蒸气
按照空气湿度的不同空气中可以含0至4%体积比的水蒸气。一般空气中水蒸气的含量在0.1%体积比(极地)至3%体积比(热带)之间。地面附近的水蒸气平均含量为1.3%。
随时间的变化
空气成分的浓度是亚稳定的。在一个人活着的时间里它的变化非常小,但是它并不是
自然常数。在地球历史上大气层不断发生变化,其组成成分曾经几度巨大地变化。现在大气层的组成是约3.5亿年前形成的。
目前空气成分变化最大的是工业化开始后二氧化碳的成分增加了约40%。有人认为人为的
温室效应导致了
全球变暖。
由于痕量气体的总量非常小,因此它们的变化幅度可以非常大,人的生产和其它自然现象(比如火山活动)就可以在短期导致其浓度的波动。