科学に強い方教えてください

科学音痴の私が昔から疑問に思っていたことを教えてください。

空気は、二酸化炭素、窒素、酸素などから出来ています。
ある程度、時間経過の後、重力で、重たい二酸化炭素で地表は覆われ、生物は窒息するはずでは？
なぜ、呼吸できるのでしょうか？

質問者からの補足コメント

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  例えば、直径が２ｍほどで、高さが１ｋｍの建物があり、全く風の影響を受けない、エアコン等もない、その建物の中でいると、重たい二酸化炭素で地面付近は覆われ、人間は窒息するのですね。

    補足日時：2020/06/25 11:14

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  これは、私の独自の考えですが、実は「地球の中から酸素が噴出している。」説はいかがでしょうか？

    補足日時：2020/06/25 11:45

No.9 ベストアンサー 回答者： windwald 回答日時： 2020/06/25 15:04

>直径が２ｍほどで、高さが１ｋｍの建物があり、全く風の影響を受けない、エアコン等もない、その建物の中でいると、重たい二酸化炭素で地面付近は覆われ、人間は窒息するのですね。

おそらくそれは起こりません。熱対流により攪拌されて二酸化炭素濃度はそう大きく変化しないと考えます。
人間の呼気は貯まるでしょうがそれは純粋な二酸化炭素ではなく、窒素78％、酸素16％、二酸化炭素5％程度の混合気体です(窒息には充分ですけど)。

一度混ざってしまったら再び二酸化炭素が分離してしまうと言うことは起こりません。
氷を浮かべたアイスコーヒー(砂糖水になっていて密度が大きい)の氷が溶けると、はじめは密度の大きいアイスコーヒーが下に、氷が溶けた密度の小さい水が上に分離しますが、長時間放置すると次第に混ざっていきます。これと同じです。

>実は「地球の中から酸素が噴出している。」説はいかがでしょうか？
ありません。
地球大気の酸素はそのほとんど全て、植物等の光合成によってつくられたものです。

この回答へのお礼

お返事ありがとうございます。

>一度混ざってしまったら再び二酸化炭素が分離してしまうと言うことは起こりません。

わかりました。

お礼日時：2020/06/25 15:48

No.8 回答者： 難燃性燐寸 回答日時： 2020/06/25 12:14

お礼対応その2

その条件を精確に満たせるのであれば、まず死亡するでしょう
底から30ｍ辺りはほぼ二酸化炭素になってますから、まず即死するでしょう

1年で分離するかってのは断定できませんけどね

この回答へのお礼

お返事ありがとうございます。

>底から30ｍ辺りはほぼ二酸化炭素になってますから、まず即死するでしょう

重力の法則以外に、別の法則があるような気がします。

お礼日時：2020/06/25 12:40

No.7 回答者： 難燃性燐寸 回答日時： 2020/06/25 11:56

お礼+補足対応

酸素自体は他の物質と結びつきやすく、地殻にある酸素は他の物質と化合して酸化物（二酸化珪素＝石英とか）として存在しています
還元反応による酸素供給がないとは言えませんが、ごく微量でしょう
光合成による酸素供給のほうが圧倒的でしょうね

生物の呼吸や物質の燃焼による二酸化炭素供給と光合成による酸素の供給が、ほぼ釣り合っているのでNo5に対するお礼のような事態にはなりません
このバランスが著しく偏れば別ですけどね

No.6 回答者： 難燃性燐寸 回答日時： 2020/06/25 11:40

補足対応

イメージとしては試験管の底に人がいるという感じでしょうかね
この条件で一切換気が行われないとすると、一般人1名の呼吸で2ｍの高さまで二酸化炭素が充満するのはおよそ100時間後です
実際はその前に昏倒するでしょうし、呼吸によって空気の流れが出来ます
また、体温や1ｋｍ上空との温度差による熱対流も起こるので、このような大雑把な計算通りにはいかないでしょうね

窒息しないということはないでしょうが、脱水や飢餓などの要因も絡んでくるので、机上実験では推測を立てるのも難しいかと

この回答へのお礼

お返事ありがとうございます。

＞また、体温や1ｋｍ上空との温度差による熱対流も起こるので、このような大雑把な計算通りにはいかないでしょうね

なかなか難しいですね。

以下はいかがでしょうか？

①直径が２ｍほどで、高さが１ｋｍの全く風の影響を受けない建物を立てます。（その建物は内部の温度調節して20度にして風が吹かないよう循環が起きないにします。）
②１年ほど、二酸化炭素が沈殿するまで置いておきます。

この状態で、人間が、その建物に入ったら、即酸欠になって窒息するのでしょうか？

お礼日時：2020/06/25 11:59

No.5 回答者： 難燃性燐寸 回答日時： 2020/06/25 11:15

お礼対応

二酸化炭素の比重は1.5、酸素の比重は1.1
これだけ見ると二酸化炭素が下にかなり貯まるように思えますが・・・
大気中の比率としては、二酸化炭素が0.03％、酸素が20％ほどです
で、二酸化炭素濃度が身体影響として現れるのは3％を超えた辺りです

ドライアイスの気化で急激に増加するか、No4氏が述べるような状況を長時間保持しないと拡散してしまうので安全です
で、木造家屋なら判りやすいですが、鉄筋コンクリートでも一般家庭では気密室になりにくいです
ドアの下に紙を差し込むと、まず大抵は通ります
これだけでも、二酸化炭素は抜けてしまいますよ

この回答へのお礼

お返事ありがとうございます。

>二酸化炭素の比重は1.5、酸素の比重は1.1
>これだけ見ると二酸化炭素が下にかなり貯まるように思えますが・・・
>大気中の比率としては、二酸化炭素が0.03％、酸素が20％ほどです
>で、二酸化炭素濃度が身体影響として現れるのは3％を超えた辺りです

大気圏は1000km程度の高さまで広がっているらしいです。
すると、仮に地表1km程度付近は、比重が酸素に比べて大きい二酸化炭素で一杯にならない方が、感覚的におかしい気がします。
地表1km程度付近が二酸化炭素で一杯になると、皆、窒息しているはずです。



https://kotobank.jp/word/大気圏-90964

お礼日時：2020/06/25 11:28

No.4 回答者： むらさめ 回答日時： 2020/06/24 22:32

大気の循環を考えていないです。

地球表面(特に海)が温められるとそこには上昇気流が発生して台風が発生します。
上昇した大気は上空で冷えて高気圧の部分で下降気流となります。

また、地球の自転運動により赤道付近では東風の貿易風が吹くので、偏西風の影響を受けている日本付近では実感できないと思います。

このように大気を構成する空気は、太陽熱や自転の影響により常に循環して撹拌されることになります。

重たい二酸化炭素で地表は覆われることがないかと言われると、過去の事件として1997年7月12日に青森県の八甲田山で訓練中の自衛隊員が夜間窪地に落ち、底に溜まっていた二酸化炭素により酸欠により負傷や死亡者を出す事故が起こっています。
後の調査により窪地には火山性の二酸化炭素が溜まっていたそうです。天候も影響していたようですね。
その後も八甲田山では民間人が事故に遭っています。

局地的には、ご指摘のように二酸化炭素が地表の低い部分に溜まることはあり、犠牲者は何人も出ていますが、それよりも気象による攪拌の方が大きいです。
酸欠作業主任者の試験(誰でも取得できる資格)でも、ピット内作業(要は前述の窪地と同様の穴)で作業するときは、通風確保をしろと教えられます。

この回答へのお礼

お返事ありがとうございます。

大きなビルの中や家の中は、風が吹きません。
すると、時間が経過すると、二酸化炭素の重さが重いので、沢山あるはずです。
すると、窒息しますよね。

最近、なんか、息苦しいと感じていました。たぶん、家の中の二酸化炭素の濃度が増えている感じがします。
酸素ボンベを買ってきて、室内で放出させた方が良いかもしれませんね。

お礼日時：2020/06/25 10:58

No.3 回答者： seiji91 回答日時： 2020/06/24 22:16

風が無ければそうなるかもしれないですね

深い井戸の底には2酸化炭素が溜まってるとか・・・聞いた事あります。

この回答へのお礼

お返事ありがとうございます。

＞風が無ければそうなるかもしれないですね

普通に考えたら、そうですよね。でも建物の中は風が吹いてないのでヤバイ気がします。


＞深い井戸の底には2酸化炭素が溜まってるとか・・・聞いた事あります。

そうですよね。地下室とか、ビルの地下階とか、窒息しないように、気をつけるようにします。
携帯用の酸素ボンベを用意します。汗

お礼日時：2020/06/25 10:57

No.2 回答者： 難燃性燐寸 回答日時： 2020/06/24 22:11

地表に近いほど温められるので、軽くなり上昇する

また、自転の影響による偏西風で更にかき回される
で、そこそこ均等に混ざり合う

簡単に言えばこんなとこ

この回答へのお礼

お返事ありがとうございます。

大きなビルの中や家の中は、風が吹きません。
すると、時間が経過すると、二酸化炭素の重さが重いので、沢山存在するはずです。
すると、窒息しますよね。

エアコンや扇風機を回すので、窒息しないのでしょうか？
それとも、人間や猫等の動物が、動くので、拡散されるのでしょうか？

お礼日時：2020/06/25 10:57

No.1 回答者： 夢仙人 回答日時： 2020/06/24 22:11

生物は酸素を吸って二酸化炭素を排出。

これが呼吸。

この回答へのお礼

お返事ありがとうございます。

そうです。でも地表には二酸化炭素の重さが重いので、沢山存在するはずです。
すると、窒息しますよね。

お礼日時：2020/06/25 10:57