地球温暖化の資料

 遮熱について調べていたら、地球温暖化について、こんなサイトを見つけた。東北大学名誉教授の近藤純正さんのホームページで、気象関係で参考になるものが多く掲載されていた。
 この地球温暖化の話の中で、温室効果をわかりやすく説明した部分があるので紹介する。

地球の表面と大気を含む地球の温度は−19℃ですが、実際の地表面付近の温度はこの値よりも高温になっており、逆に上空の大気は非常に低温となっています。これは「温室効果」によるためです。

みなさん、温室を想像してください。温室はガラスやビニールで覆われています。そのため、太陽エネルギーは透過して温室内へ入ってきます。しかし、ガラスやビニールは赤外放射を透過しないので、地面から出た赤外放射は温室の外へは出て行かず吸収されてしまいます。同時にガラスやビニールからは赤外放射を地面に向かって出しています。その結果、温室内は高温に保たれているわけです。

なお、温室では外の冷たい風を中に入れないという風防作用も重要です。

大気中に含まれる水蒸気や二酸化炭素は、温室のガラスやビニールに似た働きをするために、地球の表面近くの温度は高温に、逆に上空の大気は低温に保たれます。この働きを 「温室効果」と呼んでいます。

「温室」と「地球」の対応関係を整理してみましょう。
○温室が高温になる理由:
(1)ビニールやガラス板は太陽放射を透過するが、(2)温室内から出る赤外放射(目には見えない)を吸収し、外へ出るのを防ぐ。
(3)ビニールやガラス板は、その温度に応じた赤外放射を出し温室内を温める。
(4)風防効果により、風を防ぎ冷気を入れない。

○地球の表面付近が高温になる理由:
(1)大気は太陽放射量の大部分を透過する。(2)大気中の水蒸気、二酸化炭素などは地表面から出る赤外放射を吸収する。
(3)同時に、水蒸気、二酸化炭素などは地表面に向かって赤外放射を出し、地表面を温める。

 このサイトは、2004年9月に高知市で近藤さんが一般向けに公演した内容を補足したものらしい。太陽光からの放射が可視光であり、地球からの放射が赤外放射であることが書かれている。ウィーンの変位則というのがあって、放射される電磁波の波長は、放射される物体の表面温度に反比例する。太陽の場合、表面温度が約5800Kだからウィーンの変位則を使用して計算すると500nmの波長の光、つまり可視光が放射されている。もっとも、この500nmの波長は、 放射強度最大の波長で、それ以外の波長の電磁波ももちろん放射されている。しかし、波長は短いほどエネルギーが高いので、太陽から放射されて地球が受け取るエネルギーは大きいということになる。実際には、1360W太陽から放射され、地球が反射している30%を除く、70%の952Wが届いている。
 一方、地球の表面温度は、約18℃で、地球が放射する電磁波の波長は、10000nmとなる。これは、赤外線領域になる。人間も赤外放射を行っていて、体温から考えると赤外放射をしていることになる。我々が普段、赤外放射を感じないのは、周りのものの温度がほぼ等しい温度にあるので、人間が放射するのと同じ放射量を受けているからだ。
 この熱収支(受け取る量と放射する量)はほぼ等しくなる。そうしないと一定の温度を保てない。ところが、地球の場合、可視光でもらったエネルギーを可視光よりもエネルギーが低い赤外線で放射するので、受け取ったエネルギーと同量を放射するのに時間がかかる。このことと温室効果で、昼夜の気温差を少なくなっている。