2022/05/31

どうして温室効果気体で大気が温められるのか

太陽エネルギーを受け取った地表から放出される熱エネルギーを温室効果気体が吸収するから大気が温められて地球が温暖化するという事は常識だと思いますが、ネットを探しても、この事についてトータル的にきちんと説明されたものが見当たらなかったので、私の方で説明を試みたいと思います。

気体分子を双極子モーメントとして捉えた場合に、双極子モーメントの変化が起きる振動モードが存在する気体分子は赤外線を吸収するので、このような気体分子の気体が温室効果気体となります。

この事については、赤外線の電場と磁場の変動と双極子モーメントに加わる力をきちんと説明するとかなり難しい話になるのですが、日本分光の赤外分光法の原理を見れば、双極子モーメントの変化が起きる振動モードが存在する気体分子が赤外線のエネルギーによって分子振動が起きる事は納得していただけるのではないでしょうか。

そして、双極子モーメントの変化が起きる振動モードの振動数とほぼ等しい振動数の赤外線が温室効果ガス分子に吸収されると、赤外線による電場と磁場の変動によって双極子モーメントの変化が起きる振動モードの振動が発生し、その状態で他の気体分子に衝突すると、獲得した振動エネルギーによってお互いの分子を加速させてお互いの分子の運動エネルギーが高まって大気の温度を高める事になる訳です。

因みに、言葉だけでは分かりにくいと思いますので、何時ものように老爺心を発揮して下の説明図を作成して見ましたので、どうか見てやってください。

尚、温室効果気体が地球温暖化を引き起こすメカニズムはそれなりに難しいために、二酸化炭素の増加が地球温暖化の原因になる事を理解出来なくて地球温暖化懐疑論の信者になってしまう方もいらっしゃると思いますが、二酸化炭素と水蒸気と地球温暖化の関係についてを見ていただければ、悔い改める事が出来るのではないでしょうか(笑)

それと、暇がある方は地球温暖化カテゴリーも見ていただけると助かります。

追記:

説明図をすっきりさせました。