温室効果

太陽から地球に届くエネルギーは、宇宙への帰り道を探すのに苦労することがあります。

温室効果がなければ、地球の温度は氷点下になっていたでしょう。

温室効果がなければ、地球の温度は氷点下になっていたでしょう。これはある意味、自然なプロセスです。

温室効果がなければ、地球の気温は氷点下になってしまうでしょう。

温室効果のしくみ

地球の表面で吸収された太陽エネルギーは、熱として大気中に放射されます。 その熱が大気圏を通過して宇宙空間に戻るとき、温室効果ガスがその多くを吸収するのです。 なぜ温室効果ガスは熱を吸収するのでしょうか? 温室効果ガスは、大気中の他の気体分子よりも複雑で、熱を吸収できる構造になっています。

温室効果ガスにはいくつかの種類があり、地表や別の温室効果ガス分子、あるいは宇宙へ熱を放射します。 主なものは、二酸化炭素、水蒸気、メタン、一酸化二窒素です。 これらの気体分子は、いずれも3個以上の原子からできています。 原子は熱を吸収すると振動するほどゆるく結合している。 やがて、振動した分子は熱を放出し、別の温室効果ガス分子に吸収されることになります。 このようにして、地表付近の熱を逃がさないようにしているのです。

一般的な温室効果ガスの例

  • 二酸化炭素。 1 つの炭素原子と 2 つの酸素原子からなる二酸化炭素分子は、大気のごく一部を構成していますが、気候に大きな影響を及ぼしています。 産業革命が始まった19世紀半ばには、大気中に約270ppmvの二酸化炭素が存在した。 化石燃料を燃やすと大気中に二酸化炭素が放出されるため、その量は増加の一途をたどっている。
  • メタン:強力な温室効果ガスで、二酸化炭素よりはるかに多くの熱を吸収することができる。 大気中にごく微量に存在するが、温暖化に大きな影響を与えることができる。 また、メタンガスは燃料としても利用されています。

上はこちら。 (左)太陽によって暖められた地球の表面は、大気中に熱を放射しています。 一部の熱は二酸化炭素などの温室効果ガスに吸収され、宇宙へ放射される(A)。 一部の熱は直接宇宙へ行く(B)。 温室効果ガスに吸収され、地表に戻る熱もある(C)。 (右)今世紀後半に二酸化炭素の量が増えれば、温室効果ガスに奪われる熱量が増え、地球が温暖化する。 (Image: Lisa Gardiner/UCAR)

より多くの温室効果ガス=より暖かい地球

地球の大気中のガスのうち、温室効果ガスはほんのわずかですが、気候に大きな影響を与えます。 今世紀中に、大気中の温室効果ガスである二酸化炭素の量は2倍になると予想されています。 また、メタンや亜酸化窒素など、他の温室効果ガスも増えています。 温室効果ガスは、化石燃料の燃焼によって大気中に放出され、その量は増加しています。 また、温室効果ガスは、他の発生源からも大気中に放出されます。 例えば、家畜は食べ物を消化する際にメタンガスを放出します。

大気中の温室効果ガスが増えると、大気圏を通過する熱を止める可能性が高くなります。

大気中の温室効果ガスが増えると、大気圏外への熱の通過がより妨げられやすくなります。 そして、その熱を放射します。 熱の一部は地球から離れ、一部は別の温室効果ガス分子に吸収され、一部は再び地球表面に戻ってきます。 温室効果ガスが多ければ多いほど、熱がこもりやすくなり、地球が温暖化するのです