地表とCO2は赤外線のキャッチボールをしない!

FGorgun/iStock
地球温暖化は、大気中のCO2が地表から放射された赤外線を吸収し、吸収したその赤外線を地表に向かって逆放射し、その逆放射された赤外線を地表が吸収して温まり、地表がふたたび赤外線を放射して、大気中のCO2がその赤外線を吸収するために起こると説明されている。これは地表とCO2の赤外線のキャッチボールに例えられることもある。
太陽は高温の物体(約6000K)である。物体からは赤外線、可視光線、紫外線、X線、ガンマ線など、あらゆる種類の電磁波が放射される。これを黒体放射という。地球の温度は太陽よりも低い(約300K)から、エネルギーの小さい電磁波が放射される。地球からは、波数が0cm-1から約2500cm-1のあらゆる種類の赤外線が放射される。
一方、大気に含まれるCO2は物体ではなく気体の分子である。分子のエネルギーはとびとびの値になっていて、CO2は667cm-1付近のごく限られた波数の赤外線しか吸収しない。その結果、キャッチボールで例えると、地表からはあらゆる種類のボールが投げられるけれども、CO2はごく限られた種類のボールしか受け取ることができない※1)※2)。
地表から投げられて、CO2が受け取ることのできなかったボール(赤外線)はどうなるだろうか。多くのボールは宇宙へと飛んでいく。大気の主成分であるN2、O2などの分子はボールを受け取ることができないからである。この場合には、大気のエネルギーは増えないから、地球温暖化を心配する必要はない。
地表から投げられて、CO2が受け取ったボールはどうなるだろうか。CO2は受け取ったボールを投げることもある。地表に向かって投げれば、地表の温度は少し上がる。しかし、CO2は物体ではなく気体の分子だから、ボールを投げるときにはあらゆる方向に投げる。多くのボールは宇宙に飛んでいき、地表が投げたボールに比べて、地表が受け取るボールはほとんどない。
CO2が投げたボールの多くは宇宙へと飛んでいくが、その途中で別のCO2が受け取ることもある。しかし、CO2同士がキャッチボールをしても大気の温度は変わらない。なぜならば、大気の温度はN2、O2などの分子の並進エネルギー(空間を移動する分子の運動エネルギー)を反映し、並進エネルギーが増えなければ、大気の温度は上がらないからである。
CO2は受け取ったボールを投げずに分子の振動エネルギーに変換して、N2、O2などの分子に並進エネルギーとして渡すこともある。この場合には、大気の温度が少し上がる。しかし、N2、O2などの分子の並進エネルギーがCO2に振動エネルギーとして渡されることもある。この場合には、N2、O2などの分子の並進エネルギーが減るので、大気の温度が少し下がる。
冬の寒い日に、部屋の中の大気を温めるためにCO2を撒く人はいない。ほとんどの人はコタツやストーブやエアコンなどの暖房器具を使う。暖房器具を使うと、部屋の中の大気の温度はすぐに上がって暖かくなる。N2、O2などのあらゆる大気分子は、赤外線を吸収しなくても、熱エネルギーによって並進エネルギーが直ちに増えるからである※1)※2)。
■
※1)中田宗隆「分子科学者がやさしく解説する地球温暖化Q&A 181―熱・温度の正体から解き明かす」丸善出版(2024)
※2)中田宗隆「スペクトル解析のための分子物理化学―温室効果ガスは本当に砂上の楼閣か―」東京図書出版(2026)
関連記事
-
「国民的議論」とは便利な言葉だ。しかし、実際のところ何を表しているのか不明確。そのうえ、仮にそれに実体があるとしても、その集約方法についてコンセンサスがあるとは思えない。
-
原田前環境相が議論のきっかけをつくった福島第一原発の「処理水」の問題は、小泉環境相が就任早々に福島県漁連に謝罪して混乱してきた。ここで問題を整理しておこう。放射性物質の処理の原則は、次の二つだ: ・環境に放出しないように
-
近年、再生可能エネルギー(再エネ)の主力電源化が推進される中で、太陽光や風力の出力変動に対応するために「火力や原子力をバックアップ電源として使えばいい」という言説が頻繁に見られるようになった。 この「バックアップ」という
-
温暖化問題について冷静な議論を促すGlobal Warming Policy Foundation のウェブサイトに興味深いクイズが掲載された。地球温暖化をテーマに以下の12の三択問題が掲げられており、大変面白いので、温
-
IPCCの報告がこの8月に出た。これは第1部会報告と呼ばれるもので、地球温暖化の科学的知見についてまとめたものだ。何度かに分けて、気になった論点をまとめてゆこう。 前回の論点㉒に続いて「政策決定者向け要約」を読む。 冒頭
-
アサヒ飲料が周囲のCO2を吸収する飲料自動販売機を銀座の商業施設内に2日間限定で展示したとの報道があった。内部に特殊な吸収剤を搭載しており、稼働に必要な電力で生じるCO2の最大20%を吸収することが出来るそうだ。使い終わ
-
前回、「再エネ100%で製造」という(非化石証書などの)表示が景品表示法で禁じられている優良誤認にあたるのではないかと指摘しました。景表法はいわばハードローであり、狭義の違反要件については専門家の判断が必要ですが、少なく
-
オーストラリア環境財団(AEF)は、”グレートバリアリーフの現状レポート2024(State of the Great Barrier Reef 2024 )”を発表した(報告書、プレスリリース)
動画
アクセスランキング
- 24時間
- 週間
- 月間
















