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温室効果とは?地球の温暖化とは?
http://www.asyura2.com/15/jisin21/msg/880.html
投稿者 taked4700 日時 2017 年 6 月 23 日 22:56:41: 9XFNe/BiX575U dGFrZWQ0NzAw
 

http://www.geochem.jp/qanda/answer/004.html
温室効果とは?地球の温暖化とは?

 物体は、その温度によって決まる波長の電磁波を出しています。そして、その電磁波の波長は、温度が高いほど短くなります。6000℃の太陽からは主に可視光線が放射され、平均15℃の地表からは赤外線が放射されます。可視光線は無色の気体には吸収されません。しかし、赤外線は、窒素や酸素のような等核2原子分子には吸収されませんが、水蒸気、二酸化炭素、メタンのような異核2原子分子や3原子以上の気体分子には吸収されます。大気中に存在するこの赤外線を吸収する気体を温室効果気体と言っています。

 さて、地球にやってきた太陽からの電磁波、主に可視光線は、約半分が雲による反射、空気分子などによる吸収、散乱によって失われますが、残り半分が地表に届き、地表を暖めます。地表からはその熱が主に赤外線となって大気に戻ります。その赤外線を大気中の温室効果気体が吸収して大気を暖めます。暖まった大気は赤外線を四方八方に放射しますから、その一部はまた地表に戻ります。この繰り返しで地表はさらに暖まります。最終的な地表の温度は、地表が受けたすべてのエネルギーを赤外線として放出する温度で、大気中の温室効果気体の濃度が高いほど、そのエネルギーが多くなり、地表の温度は高くなります。その温度上昇分を温室効果と言っています。上空に温室のガラスのようなものがあるわけではありません。

 なお、地表からは、赤外線放出の他、水を蒸発させたり、空気を直接暖めたりして失われるエネルギーもあります。これらを数字で表してみます。地球が受ける太陽放射を100(全地球平均で342 W/m2となる)とすると、地表が直接受ける太陽光は49ですが、地表からは、114が赤外線放射、 26が潜熱(蒸発)、5が顕熱(伝導)で失われ、計145が放出されます。この差の96が温室効果分です。これによる地表温度の上昇は平均33℃に達します。すなわち、地表温度は、温室効果気体が現在の濃度で15℃、まったくなければ零下18℃になります。

 また、地表から放出される赤外線は連続スペクトルですが、これら温室効果気体が吸収できない赤外線の波長領域(地球放射の窓)があります。放射と吸収を繰り返しながら高空に達しますと、だんだんこの吸収できない波長領域の赤外線の割合が増えます。さらに、その割合は、温室効果気体の濃度が増すとともに増えます。赤外線を吸収し、放射しなければ周辺の気体の温度は上がりません。また、地球が受け取るエネルギーと地球から放出するエネルギーは同じです。その結果、成層圏では、温室効果気体の濃度が増すと逆に気温が下がります。それで、成層圏の温度降下が温室効果増大を知る手段にもなっています。なお、オゾンは太陽からの紫外線を吸収して成層圏を暖めますので、その濃度変動にも注意する必要はあります。

 いずれにせよ、温室という言葉が一人歩きし、この赤外線放射吸収効果に誤った印象を与えています。正しく理解したいものです。

(角皆静男)  

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コメント
 
1. 2017年6月24日 09:15:58 : GUSurLxzrs : uNcALYKp34k[1]
中学校の理科教科書的レベルに格別異議もないが・・・
異核分子の中には、熱振動のエネルギーを特に共鳴吸収し易い構造体があると。
そのメカは詳しく調べられているが、それで地球規模の熱収支をうまく説明・予測できるかということだね。

>上空に温室のガラスのようなものがあるわけではありません。
>温室という言葉が一人歩きし、この赤外線放射吸収効果に誤った印象を与えています。

↑低脳やねコレ><


2. taked4700[6289] dGFrZWQ0NzAw 2017年6月24日 10:55:14 : 3lvBpeKwok : unLLIM@0FoI[8]
>>01

>>上空に温室のガラスのようなものがあるわけではありません。
>>温室という言葉が一人歩きし、この赤外線放射吸収効果に誤った印象を与えています。

この意味は、実際にガラスが上空にあるという誤解をする人がいるというわけではなくて、温室のガラスの屋根のような効果を温室効果ガスが果たしていると思う人たちが居ると言っているのでは?

実際は、

>大気中の温室効果気体の濃度が高いほど、そのエネルギーが多くなり、地表の温度は高くなります

と書いているように大気中の温室効果ガスの全体的な濃度が問題になるということです。

ただ、自分も実を言うと温室効果ガスの濃度が高度により異なっていて、上空の一定の高さのところに二酸化炭素ガスが高濃度で存在していて、それがお鍋の蓋のように大気を閉じ込めて気温が高くなっているというようなイメージを持っていました。

しかし、これだと日射を遮ってしまうので、逆に地表付近では気温低下してしまいますね。イメージは難しい。


3. 2017年6月24日 11:34:16 : GUSurLxzrs : uNcALYKp34k[2]
はぁ、そうですか。
大気ちゅーもんは、自由対流圏ではO2でもCO2でもどんな分子でも地球に近いほど高密度、上に行くにつれて稀薄になる、重力があるからねぇ。

しかし、>>2さんはそのことを注意喚起したくて投稿なさったと?
地震板なのでどんな裏があるのかと考えていましたよ。
それはともかく、地震情報お願いします。
(いまだに広域での相互関連がよく理解できない…)


4. 2017年6月24日 12:31:13 : sXxBFDoOwQ : sOECURrn4oo[104]
>残り半分が地表に届き、地表を暖めます。地表からはその熱が主に赤外線となって大気に戻ります。その赤外線を大気中の温室効果気体が吸収して大気を暖めます。暖まった大気は赤外線を四方八方に放射しますから、その一部はまた地表に戻ります。この繰り返しで地表はさらに暖まります。

アキレスと亀のように、アキレスは亀に追いつけません。ちゃんと数値的にみなければ、結論を間違ってしまう。
炭酸ガスの赤外吸収が飽和することなく、大気をどんどん暖めるということについては、もっと充分な計算をしなければならず、大雑把なことでは真実から遠くなる。勝手に大気の具合を取り除いて、最初に太陽光反射率を固定して、残りを後で温暖化ガスだけについて算出することも同様。
いろいろな点で、単純な温室効果ガスの効果の算定は疑問が多い。

生半可に論じないほうがよいであろう。


5. taked4700[6290] dGFrZWQ0NzAw 2017年6月24日 20:43:41 : 3lvBpeKwok : unLLIM@0FoI[9]
>>03

>大気ちゅーもんは、自由対流圏ではO2でもCO2でもどんな分子でも地球に近いほど高密度、上に行くにつれて稀薄になる、重力があるからねぇ。

おっしゃる通りです。

ただ、なんとなく、一定の高さに特定のガスが溜まる可能性があるのかなとぼんやりと思っていたことがあったのです。今でも、そういった可能性がないとは言い切れないのではと、やはりぼんやり頭の片隅のどこかで思っています。


6. 2017年6月25日 00:33:25 : J96Iw1tVmI : 58CBe03HDLo[1]
「一定の高さに特定のガスが溜まる可能性があるのかなと・・」

なるほど、確かにオゾン層がそうですね。
オゾン O_3 の生成と紫外線による乖離、および酸素 O_2 の生成と乖離。
これらの反応が同時にゆっくり進みながら、ある高さで平衡状態になる、それが成層圏、特に 20 km あたりが最も密度が大きくなるということですね。


7. 2017年6月25日 07:13:13 : zwGv29KEiF : Cz280J6KRKQ[1]
「ある高さで平衡状態になる」

重力による下降と、紫外線の強度による上昇の動きのバランスがとれて平衡状態になる。


8. 2017年6月25日 10:39:37 : sXxBFDoOwQ : sOECURrn4oo[107]
>7 「ある高さで平衡状態になる」

そもそもこの「ある高さで平衡状態になる」も全くおかしい。計算上の平衡で具体的な高さをいうのが、誤魔かしの考え方。大気の状態にこのようなエネルギーの全きの平衡状態がありうるのか。地球表面は、昼間と夜間がある。地球は自転している。動的な平衡があるとしても、それは炭酸ガス温暖化論者のいうような仮想的平衡とは異なっているものだろう。


9. 2017年6月25日 11:15:34 : zwGv29KEiF : Cz280J6KRKQ[5]
>>8
何でもかんでもイチャモン屋さん、
オゾン層の話してんですよ。現実にオゾン層は、20km付近を最大密度に解離と生成の平衡状態として存在しているだろう。


10. p4rhfeEDdk[281] gpCCU4KSgoiChoKFgmSCY4KEgos 2017年6月25日 21:16:36 : BHbKBDRuIU : VrM6trujbUE[136]
>この差の96が温室効果分です。これによる地表温度の上昇は平均33℃に達します


co2主犯説を唱える者は、
温室効果の20%前後をco2が占め、水蒸気が50%前後と説く。
co2懐疑論を唱える者は、
co2の温室効果は10%以下で、水蒸気は90%以上だと説く。

自分は、水蒸気が90%以上だと思う。
理由は、砂漠の夜の気温の下がり方である。
砂漠では、co2による温室効果は、何の役にも立っていないように見える。
もし、co2に20%の温室効果があるなら、夜に、40〜50℃も気温が低下することはないだろうと言う話。

海に囲まれた日本でも、真夏であっても雲も無く乾燥した夜は、気温が急激に下がる。
しかし、湿度が高ければ気温は、あまり下がらない。
乾燥した冬の夜の放射冷却もしかり。
これらの現象は、水蒸気が関係していてco2では無い。

co2主犯説を唱える者は、
人間が出す水蒸気(農作物・植林も含む)<< 自然発生する水蒸気
として、人間が出す水蒸気を影響が無いと無視している。
ところが、
人間が出すco2 >> 自然発生のco2、メタン、その他(その他に自然発生の水蒸気が入っているはずなのに)
として温暖化co2主犯説を唱えている。
とにかく、co2が温室効果の20%前後を占めないと、温度上昇の計算が成り立たないのである。

co2主犯説を唱える者も、地球上の水蒸気が増えていることは認めている。
それは、co2増による温暖化により、気温が上昇して水蒸気が増えているとしている。
人間・自然発生の水蒸気が増えた結果、気温が上昇して、
たまたまco2も増加していたとする考えは無いようである。


co2主犯説を唱える者は、温度が一定であれば、地球上の水蒸気は増えたとしても、
降雨等により減少し一定に保持されるとする。
しかし、一定に保持される理由を説明出来ない。


11. 2017年6月25日 22:04:04 : 6hmyH4vU1E : Qfy9u8YgDl8[1]
温室効果ばかりが取り上げられていますが、気温の源が太陽であることをお忘れですね。

太陽活動は約200年に一度小さくなり寒冷化の原因となっており、1600年代後半のマウンダー極小期、1810年前後のダルトン極小期に続き、2020年頃に再び極小期に入り寒冷化するはずです。

また、最適?な気温も人基準で考えていますが、氷河期は太陽系が1億5000万年ごとに銀河の腕の中に入り、宇宙線を多く浴びることにより寒冷化するという説が有りますが、現在はまだ銀河の腕の中に入っていて、いつ氷河期に入ってもおかしくなく、銀河の腕を抜ければ気温が10度程度上がって極の氷がなくなるということを付けくわえておきます。


12. 2017年6月26日 05:06:49 : qjndAwhP9Q : TJBXKfNhBks[1]
水蒸気も太陽活動もどうすることもできねぇし
いくらかアンコンなのはCO2って話
それ以上のことは誰も言ってねぇし

13. 2017年6月26日 10:05:41 : sXxBFDoOwQ : sOECURrn4oo[108]
>地球が受ける太陽放射を100(全地球平均で342 W/m2となる)とすると、地表が直接受ける太陽光は49ですが、地表からは、114が赤外線放射、 26が潜熱(蒸発)、5が顕熱(伝導)で失われ、計145が放出されます。

この表現は全く適切でない。(以前からそう思っていたのだが)どうして地球が受ける49のエネルギーで、(仮に反射したエネルギー55を加えるとしたとしても)145のエネルギーが放出できるのだ。
 地表と大気圏間のエネルギーの流れを表わしたいのだろうが、それは太陽から受けるものと、同次元で示せるものではなかろう。図は別にすべきだ。

さて、一応地球が受けるエネルギーは(そのまま反射したり、高エネルギーの光から低エネルギーの光になるものでは、光強度が高くなったり、発行面の面積が大きくなったりして)結局のところ全部宇宙に出て行くとされている。
 しかし、地表の温度や大気圏の温度は、その間のエネルギーの移動等により、変ってくるわけだ。


14. 仕事の合間に[1] jmSOloLMjYeK1ILJ 2017年6月30日 12:18:50 : h5zg8MtnPU : Hp46zvpeQaE[1]
初コメントのくせに長文ご容赦。

>・・・地表を暖めます。地表からはその熱が主に赤外線となって大気に戻ります。その赤外線を大気中の温室効果気体が吸収して大気を暖めます。暖まった大気は赤外線を四方八方に放射しますから、その一部はまた地表に戻ります。この繰り返しで地表はさらに暖まります。

 小学校の理科によると、放射は熱の移動ですから、地表からその熱が赤外線となって大気に移動したら、地表はその分熱を失って冷めてしまうのではないですか? そうだとすると、その赤外線で暖まった大気からの放射の一部がまた地表に戻って地表を暖めるとしても、大気に移動する地表からの熱よりも小さい熱で暖めることになって、地表の温度は大気に移動する前の温度よりも低い温度になりませんか? (注
 中学校レベルでの疑問。
「この繰り返し」ということの意味が、@単位時間当たりの熱の移動が次の単位時間、その次の単位時間・・・と次々に繰り返されるということなのか、それとも、Aある単位時間の太陽放射が地表を暖め→その暖められた地表→大気暖め→その暖められた大気→地表暖め→その暖められた地表→大気暖め→その暖められた大気→・・・という意味なのかはわかりませんが、どちらにしても地表の温度は、小学校の理科の通り、何回地表に戻って暖めたとしても、最初に太陽から地表に与えられた熱で生じる地表の温度を超えることはないことになります。
 高校の地学履修レベルでの解釈。
 地球全体を平均で考える場合、太陽の放射で実現できる地表の温度はマイナス18度。小学校、中学校での考えによると、太陽の放射で地表に移動する熱だけでは、温室効果気体があっても地表をマイナス18度以上にすることができないことになります。では、地表温度が15度になる原因はなに?
 地球は、地殻の部分だけを見ても、深いところは温度が高く、地表に近づくにつれて温度が下がり、地表付近の平均地温は大気の平均気温(15度)と近似しています。ということは、地上付近の地下は、そのあたりを15度にするような熱量を持っていることになります。一方、地上付近の大気気温は太陽の供給する熱だけだとマイナス18度にしかならず、また、温室効果気体の放射の繰り返しも地表温度をマイナス18度以上にできないのは上述の通りですから、15度との気温差33度を埋める熱量を供給する熱源は地下にあり、15度の熱量を持つ地下からの熱移動によって地表および地表付近の気温の15度が保たれていると考えるほうが自然です。
地球内部からの熱移動が太陽からの熱移動よりもはるかに少ないから地熱は考慮する必要はないという考えが根強いようですが、地熱が地表付近の大気を15度付近に暖めているのですから、大気と地表の温度勾配はなく、熱移動は少なくて当たり前です。

>地球が受け取るエネルギーと地球から放出するエネルギーは同じです
ということで、太陽から受ける熱は地球から出て行ってしまう以上、地表付近の気温を15度にするような熱量を大気に与える熱源は地下から移動してくる熱という結論になります。
(もっとも、地表で熱量となるときや放射・伝導という熱移動の過程では混じっていますので、あくまで大気の持つ熱量分の由来が地熱であるということです。)

注)松田佳久著「気象学入門」2014年5月26日初版(東京大学出版会)36ページ以下の「温室効果の定性的説明」では、地表が受けた太陽光のエネルギーSと大気からの下向き放射S’の合計S+S'を地面の持つエネルギーとして地面の温度を算出し、太陽光Sだけの場合の温度と比較して「明らかに」前者が大きいとする。そして、「つまり、大気からの下向き放射S’があることにより、地面の吸収するエネルギーは増大し、それに見合って地面の温度も増大する。これが温室効果である。」と説明しています。
小学校レベルの疑問は、放射によって地表がうけた熱量が地面の温度上昇の原因だから、暖まった地面から大気に放射が出ていく場合には、地表の熱量が放射で移動して地表の温度は下がるでしょうという単純なものです。仮に大気からの放射が、地表が失った熱量をこえた熱量を移動してくるとすれば、地表は、確かに下がった分を補って余りある熱量を取りに戻すことになるから地面の温度は上昇することになります。が、そのためには、少なくとも余りある熱量の由来を説明しなければならないでしょう。
まさか、大気の内部で熱量が増産されていると考えられてはいないと思いますが・・・・。


15. 2017年7月01日 09:43:08 : sXxBFDoOwQ : sOECURrn4oo[121]
14さん ありがとうございます。
13です。

温室効果の説明で、「地表温度がマイナス18度になるべきところが、温室効果で15度になるのだ」という表現が、あまり適切でないのだと思います。単にある反射率をもとにして、太陽から受け取るエネルギーを全部放射できる輻射温度がマイナス18度であったということである。大気の全くなかった時は、気温変動が激しく、一定の地表温度というものはない。大気ができつつ、地表温度が小さな変動に収まるようになってきても、地熱や大気(温室効果ガスを含む)その他で地表温度がもっと高い温度で、地球外とのエネルギーのバランスが成立してしまった。
マイナス18度に具体的な意味は全くない。

地表と大気との遠赤外光エネルギーのやりとりは、いわば宇宙から見れば地球内のことで、意味はなかろう。

地表温度が具体的にどうなるかは、まさに地球の構造(大気圏を含めた)に依存するのであり、そうである以上、全大気を論ぜず(とりわけ大気の流れによる地表温度の平均化)にごく一部の温室効果ガスの量を論じても全く検討はずれといえよう。

温室効果とはまったく、"単に何種かのガスのそれぞれ特異的な赤外線吸収のことを言い、その影響は明確にされていない"、とでもいうのが適切か。



16. 2017年7月01日 19:30:08 : KpwiD76pY6 : ElkuTDaW_So[1]
 
>小学校の理科によると、放射は熱の移動ですから、地表からその熱が赤外線となって大気に移動したら、地表はその分熱を失って冷めてしまうのではないですか?

うむ、ハナから難題で読み進まねぇな
小学校で放射熱の移動なんて学んだオボエねぇし
 


17. 2017年7月01日 21:29:28 : wI6CeEWYOI : 5Z1ksgI215s[1]
3歳からの「放射熱の移動」とかあってもよさそうですがね(笑

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