気温が上がるのは、太陽の熱が地面を暖め、地面が空気を暖めるから

質問

と聞いたのですが、直接空気を暖めることはできないのでしょうか？それとも、速度的に地面が温まるほうが早くて、結果的に地面が空気を暖めているだけなのでしょうか？

回答No.4

bigsea

参考になればと思いましたので、大雑把にお答えします。

地球に入射してくる太陽の放射エネルギーの約３４パーセントは、雲の上面や地表での反射、あるいは大気による散乱のために、直ちに大気圏外にもどされます。雲は光を良く反射するので、雲による反射は、全反射量３４パーセントのうちの２５パーセントと大部分をしめるようです。大気による散乱、地表による反射は、それぞれ７％、２％程度のようです。

残りの６６％のうち、約３％の紫外線が成層圏内のオゾン層によって、約１４％が対流圏内の水蒸気やチリなどによって、約２％が雲によって吸収されます。したがって、合計約１９％が大気圏を直接暖めるのに使われます。

結局、太陽の放射エネルギーの約４９％が、直接に(１９％)、あるいは雲を通過し(２３％)、あるいは大気による散乱を通して(５％)、地表に達することに成ります。地表に達し、地表から反射される２％を除く、４７％が地面ないし海面によって吸収されることになります。

ということで、他の皆さんのおっしゃる通り、大気は太陽放射に対して比較的透明であるといえると思います。

次に赤外線について考えてみたいと思います。大気中の水蒸気、雲、二酸化炭素などは、波長の短い可視光線や紫外線はそのまま通すが、波長の長い赤外線は良く吸収する性質を持っています。そのため、地表から赤外線として失われる熱エネルギーは、太陽放射の約１２０％でありますが、そのほとんどは大気圏で吸収されてしまい、６％が大気圏外に逃げていくに過ぎません。

大気も赤外放射を行っていますが、地表に向かう下向きの赤外放射は、地表に近い比較的高温の大気によるため、太陽放射の約１０６％にもなります。それに対し、大気圏外に逃げる赤外放射は、比較的低温の大気上層部の大気が関与するために、約６０％とかなり小さいです。

このように大気は赤外放射に対しては不透明であると言えます。いわゆる温室効果って奴です。

あと、対流を含めた熱伝導によって、太陽放射の10％程度の熱が地表から大気に郵送されます。又、大気中の水分は、海面や地表から水が蒸発する時に多量の熱を回りから奪いますが、大気中で凝結する時に熱を放出しますので、結果的に地表から大気への熱の輸送を起こします。この量は、太陽放射の２３％に達します。

分かりづらいかもしれませんが、何かヒントにでもなればうれしいです。

回答No.3

noname#2041

そんなに難しく考える事はないと思いますよ。空気はほぼ透明ですから。光は止まらないで透過してしまいますよね。エネルギー保存の法則，みたいなやつで，光はエネルギーの一種ですから，透過する限り光エネルギーは光エネルギーなんですよ。でも，地面は透けませんから，光エネルギーが熱エネルギーに変わるんだと思います。だから地面だけあっつくなります。空気は温度変化はしますからね。地面の熱エネルギーが空気に分散するわけです。頭の中で整理してしまったので，自信がないのですが，こんな回答はいかがでしょう？

回答No.2

jun1038

こんにちは。だいたいはご質問の前半部の通りです。地球の空気は、太陽の放射エネルギーの多くの部分を占める可視光線（人間の目に見える光線）をほとんど吸収しません。（吸収しないからこそ、私たちは太陽の姿を拝めるのです。吸収してしまえば地上に光は届かず暗黒の世界になってしまう。）吸収しないということは、エネルギーはほとんど素通り、すなわち可視光線は空気をほとんど暖めないということになります。これを、可視光線に対して「透明である」と言います。
　地面はさすがに「不透明」ですから、可視光線を吸収します。暖まった地面から伝導や対流や赤外線放射によって空気は下から暖められていきます。また、同じ透明に見える水は、可視光線に対して「不透明」で、だからこそ深海底は暗く、海水は上（海水面に近い）ほど温度が高いのです。
　とまあ、一般的にはこれで良いのですが、例えば、可視光線も絶対に１００％吸収しないかというとそうではないでしょう。空気中には、雲の粒子やチリなどもありますし。また、太陽放射は可視光線だけでなく、紫外線や赤外線、電波なども放射しています。紫外線はオゾンによって吸収されます。だからオゾン層のある成層圏はその上下の空気の層より温かいのです。赤外線は、水蒸気、二酸化炭素、その他のガス（フロンやメタンなど）によって吸収されます。ですからこの効果により多少は温度が上がっているのでしょう。
　結果的に、少しは太陽光線によって直接空気は暖められているかも知れないが、地面から暖められる量の方がすごく大きい、といったところでしょうか。

回答No.1

jun9031

後者が正解です。
地面の方が温度の変化に敏感です。
（気体も温度は変わります。）
それにともない地表、上空の温度に差ができます。
この差による有名な例が蜃気楼や逃げ水、陽炎などです。