放射

質問

熱の伝わり方の放射について質問します。太陽が地表を暖めるとき、赤外線だけが地表を暖めるのでしょうか？赤外線は大気に吸収されると載っています。そして一部が地表を暖めるとなっていますが、どうして透明な大気に吸収されるのでしょうか？

回答No.2

candle2007 · ベストアンサー

>赤外線ストーブの前にガラスをさえぎらせたら、ガラスが温まるのでしょうか？それともガラスを通り抜けて私が温まるのでしょうか？

簡単な実験ですが・・・
太陽が差し込んでいる窓の内側に立つと、暖かさが感じられます。
これは太陽光の中の赤外線によってからだが暖められているからです。
（赤外線ストーブと太陽光では赤外線のスペクトルが違いますが、物を暖めるのはいずれにしても、波長5～20μmの遠赤外線ですので、事象としては同じことです）

一般に、透明なガラスを太陽光が透過するときの熱エネルギーの収支は、
　(1)ガラス表面で「反射」（室外へ）
　(2)ガラス内部に「吸収」　（これはその後、熱を放射（輻射）する源となり）
　　1)外部放射　と、
　　2)内部放射
　に分かれます。
　後者は室内を暖める要素となります。
　(3)また、「透過」してきた赤外線はこれも室内を暖める要素となります。

現在では、遮熱・断熱のためのガラスがいろいろ工夫され製造されています。
下記資料にこの熱バランス（数値）が記載されています。
http://glass-catalog.jp/pdf/g03-010.pdf

これによると、普通の窓ガラス（フロート板ガラス）は、直接透過が81%もあるのに対し、熱遮断用に作られたレフシャインSS8　は、直接透過率がわずか6%であり、また、外部への反射・放射が合わせて78%もあります。

一口に「ガラス」、といってもいろいろあるようです。

もっと詳しく知りたければ下記資料を参照してください。
http://glass-catalog.jp/modules/catalog/?catalog_type2=&catalog_type1=%C1%ED%B9%E7%A5%AB%A5%BF%A5%ED%A5%B0+%B5%BB%BD%D1%CA%D4&x=119&y=15

参考URL：

http://glass-catalog.jp/pdf/g03-010.pdf

お礼

ご丁寧な説明有り難う御座います。

回答No.1

candle2007

>太陽が地表を暖めるとき、赤外線だけが地表を暖めるのでしょうか？

その通りです。
紫外線はオゾン層で吸収され、ほとんど地表に届きません。
物質の温度上昇は、分子運動の活発化によって起こります。
赤外線はある種の分子(CO2やH2O)の振動数(*)と合致するので、共振を起こします。
その結果分子運動がより活発になり、温度が上昇します。
分子運動を活発化させることで、赤外線エネルギーは消滅します。
これが（見方を変えれば）「吸収された」ということになるわけです。
（吸収のメカニズムの詳細については、添付資料をご参照ください）
　 (*)=吸収スペクトル

>赤外線は大気に吸収されると載っています。

ほぼ誤りです。
「大気中のCO2やH2O等に吸収」とすべきです。
大気組成の大部分である、N2やO2にはほとんど吸収されません。
「大気に吸収される」という表現はらんぼう過ぎます。

上述のように、太陽光線（に含まれる赤外線）は大気中のCO2やH2Oを暖めながら（吸収されながら）、大気中を通過してきますが、CO2やH2Oの存在確率は低いので、大部分が地表に到達し地面を暖めます。
また、地表で反射された赤外線も再度、大気中のCO2やH2Oを暖めます。

最後に・・・
説明を簡単化するために、CO2とH2Oに絞って話をしましたが、今、問題になっている、温暖化ガスといわれるフロン、メタンなども勿論赤外線を吸収するガスです。
水蒸気(H2O)は、赤外線吸収の度合いも大きく量も多いガスですが、蒸発・凝縮の働きにより、地球の温度調整をする役目を果たしており、温暖化ガスとは呼ばれないようです。

[参考資料]
「太陽放射エネルギーと大気」のところを見てください。
http://www.geocities.jp/psitact/other/snetcrse.html
「表１　温暖化係数」を見てください。
http://www.osaka-kyoiku.ac.jp/~cse/tohda07.pdf
太陽光線のエネルギー割合(42%が赤外線）
http://www.hakko.co.jp/expe/ex0504.html
空気の組成（CO2は0.03%)
http://www4.ocn.ne.jp/~katonet/kagaku/kitai.htm

参考URL：

http://www.geocities.jp/psitact/other/snetcrse.html

補足

ありがとうございます。ところで質問ですが、赤外線ストーブの前にガラスをさえぎらせたら、ガラスが温まるのでしょうか？それともガラスを通り抜けて私が温まるのでしょうか？