このページでは温室効果ガスとは何か。また、温室効果で気温上昇する仕組みをわかりやすく図で解説しています。

 

 

 

結論からいってしまうと温室効果ガスとは、”水蒸気・二酸化炭素・メタン・フロンなどの、赤外線を吸収して温室効果（地上から宇宙方向へと出ていく熱を大気中に留める効果）をもたらす気体のこと”です。

 

 

温室効果ガスは環境問題である地球温暖化の原因となっており、大気中（地球の大気＝空気）に温室効果ガスが増えることで、温室効果によって地球に熱がたまりやすくなるため気温（空気の温度）が上昇します。

 

 

上図のように2024年現在での世界の平均気温は約15℃で、仮に大気中に温室効果ガスが存在しない場合の平均気温は約マイナス19℃になるとされています。

 

（つまり現在の地球の大気は温室効果ガスによって約34℃分の温室効果があり、温室効果ガスによって生物が住みやすい地球の温度が保たれている、ということ）

 

 

では温室効果で気温上昇する仕組みについて、下の順番で解説していきます。

 

 

2.1 あらゆる物体は、その物体の温度に見合った強さの電磁波(その物体自身の持っている熱を変換したもの)を周囲に放射している

 

あらゆる物体（物質）は、その物体の温度に見合ったエネルギーの強さの電磁波（その物体自身の持っている熱を変換したもの）を周囲に放射しているため、それによりその物体自身の温度は下がっていきます。

 

（その電磁波のエネルギーの強さによって、赤外線・可視光線・紫外線のような名前が決められています）

 

※上はサーモグラフィー（物体から放射される赤外線を分析して温度分布を可視化する装置）で見た人間とコップの写真

 

例えば人間の体（体温は約36～37℃）からは赤外線、太陽（平均表面温度は約6000℃）からは赤外線・可視光線・紫外線などの電磁波が放射されています。

 

より分かりやすい例でいえば、コップの中に熱い飲み物が入っていて、時間が経つとコップの中の飲み物は少しずつ温度が下がっていきます。

 

 

これはコップの中の熱い飲み物が、（飲み物自身の持っている）熱を赤外線として周囲に放射することで、その飲み物の温度が下がっている、ということです。

 

（ただ飲み物の温度が下がるのは、飲み物が赤外線を放射しているからだけでなく、熱い飲み物に触れている空気へと、熱伝導によって熱が奪われているからという理由もあります）

 

 

2.2 温室効果ガスは太陽光や地上から放射された赤外線を吸収し、温室効果ガスからその温度に応じた強さの赤外線が周囲に放射される

 

二酸化炭素などの温室効果ガスは他の気体よりも赤外線を吸収しやすく、太陽光や地上から放射された赤外線を吸収して、温度が上がった温室効果ガスからもその温度に応じた強さの赤外線が周囲に放射されます。

 

（太陽光は主に可視光線・赤外線・紫外線で構成されており、太陽光の赤外線は大気中の温室効果ガスにいくらか吸収され、温室効果ガスに吸収されなかったもの（吸収されなかった赤外線・可視光線・紫外線）は地面に吸収されて熱となります）

 

 

赤外線などの電磁波は、放射した物体自身の持っている熱を変換したものなので、放射された電磁波が他の物体（物質）に吸収されるとその物体の温度が上がります。

 

 

あらゆる物体（物質）は、その物体の温度に見合ったエネルギーの強さの電磁波（その物体自身の持っている熱を変換したもの）を周囲に放射しているため、温室効果ガスも同様にその温度に応じた強さの電磁波である赤外線を周囲に放射しています。

 

 

2.3 周囲に放射された赤外線が他の温室効果ガスに吸収されていき、太陽から受け取った熱が地球に留まる時間が長くなる

 

温室効果ガスが周囲に放射した赤外線は、周囲に存在する他の温室効果ガスに吸収され、その赤外線を吸収した温室効果ガスから再び赤外線が周囲に放射されていくことを繰り返していき、地球に熱が留まる時間が長くなります。

 

 

 

もしも大気中に温室効果ガスがない場合、上図のように太陽から受け取った熱（可視光線・赤外線・紫外線などの電磁波）は地上で吸収され、そのまま地上から宇宙方向へと熱が赤外線として放射されていくため、地球に熱はたまりません（この場合は気温が約マイナス19℃）。

 

 

ですが大気中に温室効果ガスが存在していると、下図のように地面から赤外線として放射された熱（元々は太陽から電磁波として受け取った熱）が大気中の温室効果ガスに吸収され、その温室効果ガスからも周囲に赤外線が放射されます。

 

（地面からも、その物体の温度に見合ったエネルギーの強さの電磁波である赤外線が放射されています）

 

 

そして周囲に存在していた他の温室効果ガスがその赤外線を吸収し、同じように赤外線を放射していくことが繰り返されるため、大気中に温室効果ガスがあると宇宙方向へと熱を逃がしにくくなり、地球に熱が留まる時間が長くなります。

 

 

2.4 温室効果ガスが増加することで、さらに地球に熱がたまりやすくなる(温室効果ガスによる気温の上昇)

 

大気中に温室効果ガスが増加して、地面から赤外線として放射された熱を吸収して再び周囲に放射する物質が増えるほど、地上からの熱が宇宙方向へと逃げにくくなるため、さらに地球に熱がたまりやすくなります（温室効果ガスによる気温の上昇）。

 

 

例えば下図のように温室効果ガスが存在しないときの地球に留まる熱を0とすると、温室効果ガスが増加すると10（数値は適当）、さらに温室効果ガスが増加すると20のようにどんどん地球に熱がたまっていきます（気温が上がる）。

 

 

地球にたまった熱は時間が経つと少しずつ宇宙方向へと逃げていきますが、太陽光は毎日降り注ぐので、温室効果ガスが増加して熱が地球に留まる時間が長くなると、熱が宇宙方向へと逃げ切っていないうちに次の熱（太陽光）が地球に降り注がれます。

 

これにより大気中の温室効果ガスが増加するほど、地球に留まる熱が多くなっていき、少しずつ地球に熱がたまっていくため気温が上昇する、というわけです。

 

以上が「温室効果ガスとは？温室効果で気温上昇する仕組みをわかりやすく図で解説！」でした。

 

 

これまで説明したことをまとめますと、

 

 

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