脱・温暖化その手法　第４回　—CO₂がなぜ温暖化を起こすのか？　原因は赤外線にあったー

電磁波がもたらす影響は波長が短いほど大きい

電磁波という言葉は定義無しに使うことにしよう。電磁波の性質は波長で決まる。波長が長い方から長波、中波、短波となって、さらに短くなって赤外線、可視光線、紫外線、さらにずっと短くなってX線になる。電磁波の速度は光速と同じで１秒間に30万kmである。光の速さは１秒間に地球を7回り半という言葉もよく使われてきた。7回り半が30万kmに相当する。

電磁波は波のような性質を持つが、粒のような性質も持つ。粒に例えるとすると、同じ大きさでも波長が短くなるにしたがって重さが大きくなると考えると理解しやすい。ピンポン玉は直径が44㎜、重さが2.4gである。ゴルフボールはピンポン玉と直径はほぼ同じ42.67㎜だが、重さは45.93gである。もし、44㎜の直径の鉄球であれば、その比重が7.9なので重さは350gである。

これらの球が人にぶつかったとすると、ピンポン玉でけがをすることは考えられない。これは可視光や赤外線に相当すると考えよう。ゴルフボールは当たれば大けがはないが、痛い。これは紫外線と考えよう。紫外線は体にはよくない。鉄にあたったら相当に痛いだけでなく、大けがにもつながる。これがX線だと考えると、これがどんなに危険か理解しやすい。そのために、レントゲンなどでのX線の運用方法は慎重を極める必要がある。

太陽からやってくるエネルギーの大半は可視光線だが、赤外線、紫外線も一部含まれている。物体はその温度に応じて、電磁波を放出する。太陽光はほとんどが可視光だというのは太陽表面が約6,000℃という高温であるからである。

赤外線は波長が長いから安全？　いや、問題はその量が気温を左右する

太陽光より低い温度の物体からも電磁波は放出されている。それは温度によって波長は変わるが、地球の表面や、人の体の表面からも赤外線の形で放出されている。太陽からの光を地球が受けると雲で一部反射され、地球表面に達する。その光は地球表面で反射するか、表面で吸収される。吸収された光は熱として地表面を暖める。もし地球が光を吸収するだけだと、表面はどんどん熱くなるが、地球は表面温度に対応する波長の赤外線を宇宙空間に放出する。こうして地球は太陽光を受け熱を吸収し温まるが、自らが放出する赤外線によって平均気温が保たれてきた。

現在の地球の大気には約0.3%のCO₂が含まれている。CO₂は地球から放出される赤外線の一部を吸収して、自らが暖まるという性質を持つ。暖まったCO₂は周りの空気分子に熱を伝えるとともに自らも赤外線を放出する。

もし大気中のCO₂の量が変わらなければ、地球の平均気温は約15℃で一定に保たれていたのだが、化石燃料の大量消費で大気中のCO₂が増えて来た。これが温暖化である。

ところで、赤外線は人間の目には見えない電磁波である。これを肌で感じてもらうには、手のひらを大きく拡げて自分の頬に数㎜の間隔で近づけてみて欲しい。すると、どう感じるか。暖かいと感じる。どこがと言うと、頬も手のひらも暖かいと感じる筈だ。これは手から放出された赤外線を頬が受けて暖かいと感じ、頬からの赤外線は手のひらで受けることで暖かいと感じることによるものだ。

地球は太陽から光を受けることで様々な成長を果たしてきたが、赤外線の放出という作用によって温度を下げてきた。その調整役となるのがCO₂だ。だからこそCO₂の量を保つことは、人類の住む地球にとって極めて重要なのである。

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