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二酸化炭素がどの程度の温室効果をもたらすのか実験室で再現することは出来ません...

nii********さん

2011/8/2715:37:30

二酸化炭素がどの程度の温室効果をもたらすのか実験室で再現することは出来ませんか?

例えば、窒素78パーセント、酸素22パーセント、二酸化炭素100PPMの空気に光を当て温度の変化を見ます。

その後100PPMづつ二酸化炭素の濃度を上げていって温度の変化を見ます。
最終的に1000PPMまで二酸化炭素を増やします。
実験が不公平にならないように、二酸化炭素温暖化支持派、懐疑派の学者が立ち会います。
この実験の結果みなさんの予想はどうなりますか?

このような実験ならある程度設備の整った実験室なら簡単に出来ると思います。
スーパーコンピューターを使ったシュミレーションよりお金がかからないと思います。
どうしてこのような実験が行われないのでしょうか?

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c29********さん

編集あり2011/8/3016:24:12

問題は二酸化炭素が温暖化ガスかどうかではなくて二酸化炭素以外の事象が地球の温度を決めているのではないかということです。何が地球の気温を決めているかということはほとんどわかっていないので調べようがありません。
二酸化炭素が温暖化ガスで地球の気温に関係があることはわかっています。それ以外に何がどう影響しているかがわからないことが問題です。二酸化炭素の濃度だけで気温が決まるわけではありません。

地球の気候はもっとずっと複雑で、地球の気候と同じ事をシミュレートしようとしたら地球をもうひとつ用意しないとできません。
二酸化炭素の濃度が0.1%が変わった程度では小さな容器の状態は変わりません。
つまりじつのところ実験でもシミュレーションでも地球の気候はまったくわかりません。あまりにも複雑で人間の知らないことが多すぎます。
IPCCのコンピュータシミュレーションによる地球温暖化予測は、太陽活動を無視しているとか海洋の動態を考えていないとか批判がいろいろありました。
地球の気候に対する二酸化炭素濃度の影響は実はものすごくわずかかもしれません。なぜ地球が今のような状態なのかは我々は全然わからないんです。
単純化した実験ではなんの意味もありません。
つまり、今のところ地球の気候のしくみはたしかなことはまったくわかっていません。調べる方法もわかりません。

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chi********さん

2011/8/3009:16:20

“”どうしてこのような実験が行われないのでしょうか? “” → → →

そういう実験では、逆に困ると考える人達も居るのでしょう。想像ですが、科学的な事実が出てくると困る立場の人は、止めて欲しいと反旗をひるがえすのでしょう。ですから、コンピューター上の仮想的な手続きで済ませたいと突き離す態度になっていると思うのですよ。

llo********さん

2011/8/2818:26:32

そのような実験をしてもIPCCに不都合な結果しか出ませんよ。
コンピューターシュミレーションはパラメータを変えることでどのような結果でも導き出せます。

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sec********さん

編集あり2011/8/2820:19:17

これとほぼ同じ実験をチンダルという学者が100年以上前に行い、CO2が赤外線を吸収するということを発見しました。
この実験は、フーリエという数学者が、大気には温室効果があるという数学的な結果から予測、それを確認するために行いました。
チンダルは、大気が赤外線を吸収しきってしまっているので、これ以上温室効果は増えないと結論しました。

しかし、アバンテ・アレニウスは、大気の対流や放射を、緯度別に計算して、CO2濃度が2倍になると、気温が約5℃上昇することを明らかにしました。そして1000年後には人類は化石資源の消費による温暖化で苦しむことになるだろうと予言しました。今から100年ほど前のことです。アレニウスは反応速度の公式など、現在の化学工業の基礎理論も築きました。その結果、石油工業が早く勃興して、100年で温暖化が始まったのです。

温室効果は、単純な反射とか吸収では計算できません。アレニウスは計算機にない時代に、厖大な計算をして結論を得たようです。


どのような物でも一定の熱放射を受けると、物体の条件が変わらなければ、ある一定の温度で安定します。このとき受けている熱放射に等しい熱を何らかの形で外部に逃がしています。これは地球でも同じで、地球の表面温度が一定であるのは、太陽から受けている放射の熱量に等しい地球放射を宇宙に逃がしているからです(放射平衡)。これはエネルギー保存則という大原則から導き出されるものです。

地球放射の大半は対流圏下層で水蒸気などに吸収されます。下層では、再放射時間よりも気体同士の平均衝突時間のほうが遙かに短いので、再放射は殆どこりません。吸収されたエネルギーは、赤外活性のない窒素や酸素分子の熱振動=気体の熱となり、大気の熱やまたは水蒸気の潜熱となり、高層に運ばれていきます。これが対流圏の激しい対流の駆動力となります。

上昇気流は、100mごとに0.6℃気温が下がります(断熱膨張)。飽和水蒸気は結露して潜熱をだし、潜熱によってさらに上昇は続きます。地表気温15℃でも、10数kmも上昇すると、気温は-50℃にもなり、飽和水蒸気量は、地表の1/200ほどになり、潜熱による上昇は止まります(対流限界、ここを対流圏界面、これより上が成層圏)。

成層圏の上まで大気組成は変わりませんから、対流圏上層では、赤外活性をもった気体の殆どはCO2です。他流圏から成層圏への排熱は、大半が赤外線によっています。つまりここではCO2が地球の排熱に大きくかかわっています。
対流圏上層には、下から多くの熱が運ばれます。大気密度が薄くなりますから、大気分子の平均衝突時間が長くなり、熱から赤外線へ放射変換がおこなわれます。放射平衡としてみると、-18℃の面が、熱的に宇宙から見た地表と言えるのかもしれません。


つまりこの高層での放射過程を再現できなければ、温室効果の実験とは言えないのです。チンダルやあなたの実験では、単にCO2が赤外線を吸収して、大気の温度が上がることが確認されるだけです。赤外線の吸収は、ある程度CO2濃度が高くなると飽和して、それ以上温度が上がらなくなるでしょう。下層大気で起きていることを再現しただけです。

※対流圏上層には熱と赤外線が溢れています。CO2が増えると放射よりも吸収が増え、対流圏上層の温度上昇となり、水蒸気の飽和量が増え、対流限界が上がります。対流距離が長くなると、下層気温は上がります(下降気流も100mごとに0.6℃気温が上がる)。

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hiy********さん

編集あり2011/9/108:27:36

1865年に炭酸ガスが温室効果ガスであることを発見したチンダルは、実験で炭酸ガス濃度を2倍にしても炭酸ガスによる吸収が増えないことを明らかにしました。
1896年にアレニウスは計算による推計で炭酸ガス濃度が2倍になると気温が5~6度上昇すると主張しましたが、1900年頃の科学者達はチンダルの実験結果から温暖化炭酸ガス原因説は論破されていると考えていたということがワートの「温暖化の<発見>とは何か」に書かれています。

ということで、実験は既に行われていて、温室効果は変わらないという結果が出て、温暖化炭酸ガス原因説が誤りであることは既にわかっているのです。

同様の実験を現代になってやらないのはチンダルと違う結果を出す自信がないか、あるいは真鍋やハンセンが蒸し返した温暖化炭酸ガス原因説を歴然と崩壊させる結果が出るのをおそれてやらないかでしょう。

質問者さんの計画で違っているところがあります。
温度の変化を見るというのはダメです。炭酸ガスは波長15μmの赤外線を吸収した後、暖まって周囲の空気に熱を伝えるのでなくて、すぐに再放射するからです。波長別に吸収スペクトルを測ることができる機械を使わないと測れません。

光を当てる所も違っています。炭酸ガスは可視光や近赤外にも吸収波長がありますが、それは太陽からの日射を吸収する働きですから、逆に冷却効果を持つ部分です。冷却効果の部分を測っても意味がありません。

実験をするならば、光を当てるのではなくて、温度15度の物体を置いてそこから黒体放射で出てくる赤外線を当て、炭酸ガスの温室効果に関係する吸収波長の15μmの赤外線の吸収の程度を測ります。

再実験した場合でも、炭酸ガスの濃度を上げても炭酸ガスによる吸収は変わらないというチンダルの結果と同じ結果になるのは確実だと思います。

炭酸ガスの赤外線吸収波長15μmはオゾン以外のどの温室効果ガスも吸収できない波長8~14μmの大気の窓領域(放射冷却が生じている)から、はずれていますから、炭酸ガスは温室効果を100%発揮済で、もともと炭酸ガスに吸収されずに宇宙まで出ていっている地表からの地球放射は存在せず、炭酸ガス濃度が上昇すると温暖化するというのは理論的にあり得ません。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:A...

secwineさんへ
地表では15μmの地球放射と同じ大きさの15μmの大気放射が観測されていますから、炭酸ガスは周囲の2500倍の空気を暖めることなく、地球放射の吸収後は全て再放射します。対流は地表面が接する空気を直接暖めることによって起こります。
http://www.asahi-net.or.jp/~rk7j-kndu/kenkyu/ke03.html 近藤純正東北大学名誉教授のHPの図 3.5

「CO2が増えると放射よりも吸収が増え」は違います。対流圏界面の11kmでも炭酸ガスによる15μmの赤外線の吸収は飽和しています。0.1気圧しかない成層圏下部ですら数十mの空気柱では飽和しています。
従って対流圏上層では炭酸ガスによる15μmの赤外線の吸収は飽和していて、吸収が増えることはあり得ません。地表からの15μmの地球放射は高さ10m未満で全て炭酸ガスに吸収され、それよりも上に進むことはできません。また、宇宙からみて、成層圏下部の気温-53度の所からの15μmの放射が観測されています。
ということは、10mと成層圏下部の間では放射に関しては閉じています。対流圏上層では対流によって上昇してきた空気中の炭酸ガスから、その高さでの温度に応じた大きさの15μmの放射が出ますが、すぐに10m未満の距離の炭酸ガスに全部吸収されてしまいます。

「吸収が増え、対流限界が上がります。」というのは違います。対流圏上部まで地表からの15μmの地球放射は届いていません。また、対流圏上部では放射の系は閉じています。さらに炭酸ガスは吸収した赤外線を2500倍もある周囲の空気を暖めることなく再放射します。ということで、炭酸ガス濃度が上昇しても吸収が増えることはありませんし、炭酸ガスが15μmの赤外線を吸収して周囲の空気を暖めることはありません。当然、対流限界が上がるほど対流圏上層の空気が暖まることもあり得ません。もちろん、下層気温が上がることもありません。

真鍋氏の模式図は間違っています。炭酸ガスによる15μmの宇宙への放射が温度勾配がある対流圏から行われていることになっているのは間違っていて、本当は温度勾配がない成層圏下部からの放射が観測されています。従って、15μmに関しては炭酸ガスの濃度が高くなっても、放射する時の温度は変わりません。
他の波長の大気の窓領域でも水蒸気の吸収波長域でも当然放射する時の温度は変わりませんから、放射高度も変わりません。真鍋氏の炭酸ガスの濃度が上昇すると、放射高度が上昇して、放射平衡を満たすようにそこの温度が上がり、温度勾配は維持されるはずだから地表温度が上がるというストーリーは明らかに誤りです。

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