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地球温暖化No4

目次を作りました。順番に見てね


地球温暖化N04
温暖化の原因
 地球温暖化はどのようにして起こるのだろうか? 地球の表面から宇宙に向かって熱の放出が出来なくなり、地球表面に熱が蓄えられたままの状態になるからです。地球温暖化の原因として考えられることは地球のメカニズムそのものによるものと人為的な要因に起因するものとに考えることが出来ます。
○地球のメカニズムによるもの
 ・太陽熱によるもの
 ・地球表面の反射率の変化
 ・地球のサイクルによるもの
○人為的な要因によるもの
 ・温室効果ガスの放出

地球のメカニズムによるもの
 地球の温度を主に左右するものは太陽です。太陽は核融合により巨大なエネルギーを放出しています(太陽放射)。地球は、この太陽放射を受けて地球を温めています。また、地球に降り注いだエネルギーの一部は、地球の反射によって再び宇宙空間へ放出(地球放射)されます。太陽放射によるエネルギーの収入と地球放射によるエネルギーの支出が等しくなったときに地球の温度は一定に保たれます。太陽の熱の収支で保たれる地球の気温はマイナス18度と計算されていますが、大気による温室効果の影響により14度程度まで温まれています。大気の影響を考えないとすると、地球温暖化の原因は太陽放射の拡大もしくは反射率の低下が考えられます。
 太陽放射から受け取るエネルギーの量は常に一定している訳ではありません。46億年前の太陽は現在の太陽よりも3割程度暗かったとされています。また、太陽の黒点は11年周期で変化しています。太陽の黒点の数が多いほど太陽放射は強くなることが判っています。他にも地軸の傾きの変化や地球が太陽を廻る軌道も微妙に変化していることも地球の気温の変化に影響を与えています。
 地球の反射率も一定ではなく、太陽光が遮られると気温は低下します。過去からの変化では火山活動によるものや巨大隕石の衝突によって地球の反射率が変化しています。現在の地球では雲や氷などの存在によって反射率は変化します。地球が寒冷化すると地球の氷が増えて反射率が高くなって寒冷化が進み、温暖化によって氷が減少すると反射率も低下して地球を更に温めることになります。
 太陽放射や反射率以外での温暖化の原因として考えられるのは火山活動による二酸化炭素などの温室効果ガスの増加です。現在の地球になるまでには、光合成による二酸化炭素の吸収と酸素の排出が行われ、大気が安定したものとなっています。現在の地球は安定しており、火山活動による影響は少なくなっています。

太陽放射と地球放射
 太陽放射はエネルギーを光(主に可視光線)として放ちます。光は波として地球に伝わります。波は速さと振動数によって 波長=速さ÷振動数 という関係で成立しています。
 光は空間の電場と磁場の変化によって形成された波(波動)のこと「電磁波」と呼ばれています。電磁波は電波、赤外線、可視光線、紫外線、X線、ガンマ線などに分類されます。一般的に可視光線のことを「光」と呼んでいます。可視光線の中で波長の長い(振動の少ない)方から波長の短い(振動の多い)方へ赤、橙、黄、緑、青、紺、紫となっています。
 可視光線よりも波長が長い赤外線波長の短い紫外線は見えません。赤外線や可視光線は、分子構造を振動させる性質があります。光が当たると温かくなるのはこのためです。それぞれの物質には、それぞれ対応する電磁波があり、それぞれの物質の分子を振動させ、その振動は熱エネルギーへと変化します。例えばその性質を利用したのが電子レンジです。電子レンジは電磁波の照射によって水の分子だけを振動させ加熱させます。太陽放射はこのようにして地球を温めています。(余談ですが、紫外線は振動数が多く赤外線や可視光線より大きなエネルギーを持っています。このため人の皮膚に当ると細胞の遺伝子を破壊し癌を引き起こします。)
 これに対して地球放射は赤外線放射です。空気は複数の気体の集合体ですが、これら気体の中には、赤外線を吸収して熱エネルギーに変えるものがあります。このように赤外線を吸収して熱に変える気体のことを「温室効果ガス」といいます。中でも二酸化炭素は赤外線の波長と反応しやすい性質を持っています。地球放射は地球表面から反射される赤外線を宇宙に放出するものですが、それを温室効果ガスが阻んでしまいます。こうして地球放射の一部が温室効果に繋がっています。




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