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CO2の温室効果のメカニズム

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お礼率 59% (171/286)

このことについて知りたいのですがどなたかお願いします。
基底状態にあるCO2が赤外線を吸収し励起状態になり再び基底状態に戻る際の
熱放出が関わってると思うんですがうまく説明できません。
よろしくおねがいします。
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質問者が選んだベストアンサー

  • 回答No.4
レベル8

ベストアンサー率 58% (23/39)

みなさんが温室効果のシステムをかかれていますので、
CO2がなぜ赤外光を吸収するのか、という事についてだけ書いておきます。

分子が光(などのエネルギー)を受け取ることによって、励起する事は
ご存じですよね。
しかし、それはどんなエネルギーでも良いわけではなくて、
励起するのと同じ大きさのエネルギーでないといけません。
つまり、始めのエネルギー状態から遷移した後のエネルギー準位に移るのに
必要なエネルギーということです。

この温室効果の原因は、CO2の「振動状態」の励起に必要なエネルギーが、
丁度赤外領域にあることなのです。
つまり、赤外線を吸収することによって、振動準位があがってしまうのです。
熱とは分子の振動であると言うことはご存じですよね。
つまり、より激しい振動をしているわけですから、この時点で熱に変換されているんです。

また、このCO2はもちろん赤外線の放出により、また基底状態に戻ることもあるでしょう。
この再び放出された赤外線は、みなさんが書かれているように再吸収・宇宙空間への
放射となります。

また、基底状態に戻らず、別の振動準位にだんだん移って行くことも考えられますが。


以上のことは、CO2に限らず、赤外線を吸収する気体分子全てに当てはまります。
ですから、地球温暖化をくい止めるためにはCO2だけでなく、フロンやメタンなど
大気中に大量に放出されている温室効果ガスも考えなくてはいけませんよね。
お礼コメント
19san

お礼率 59% (171/286)

回答ありがとうございました。
こんなに詳しい説明が来るとは思ってもみませんでした。
大変参考になりました。
投稿日時 - 2001-07-18 15:49:58
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  • 回答No.1

温室効果ガスによる温室効果がおきるのは、太陽から地球に届く赤外線と、一旦地球に届いて地面などから輻射される赤外線の波長が異なり、前者は温室効果ガスの層を透過するのに対し、後者が温室効果ガスの層で反射や滞留が起こるためではなかったでしょうか?
温室効果ガスによる温室効果がおきるのは、太陽から地球に届く赤外線と、一旦地球に届いて地面などから輻射される赤外線の波長が異なり、前者は温室効果ガスの層を透過するのに対し、後者が温室効果ガスの層で反射や滞留が起こるためではなかったでしょうか?


  • 回答No.2
レベル14

ベストアンサー率 50% (1133/2260)

岐阜県 健康福祉環境部 環境政策課の「エコメディアぎふ」というペ-ジ(参考 URL)の「環境散歩道」に「地球温暖化」という項があります。ここの「4 温室効果のしくみは?」を御覧下さい。  太陽から地球に降り注ぐ光(太陽放射)は大気中のガスに吸収される事無く,その多くが地表面に吸収され,地表を暖めます。  地表は温められて温度が上がりますが,赤外放射による熱を宇宙へ向けて放出して冷えていきま ...続きを読む
岐阜県 健康福祉環境部 環境政策課の「エコメディアぎふ」というペ-ジ(参考 URL)の「環境散歩道」に「地球温暖化」という項があります。ここの「4 温室効果のしくみは?」を御覧下さい。


 太陽から地球に降り注ぐ光(太陽放射)は大気中のガスに吸収される事無く,その多くが地表面に吸収され,地表を暖めます。

 地表は温められて温度が上がりますが,赤外放射による熱を宇宙へ向けて放出して冷えていきます。

 この赤外放射の一部は,大気中の二酸化炭素,メタン,亜酸化窒素,フロン,水蒸気などに吸収されます。

 これらのガスは,吸収した熱の一部をすべての方向に向かって再び放射します。そのため,本来宇宙に逃げるはずの熱が,一部下方(地表)へ向かって放射される事になり,その分地表が温められます。

という事のようです。
 
お礼コメント
19san

お礼率 59% (171/286)

回答ありがとうございました。
しかし私が聞きたかったのはCO2の状態に関する事だったのです。
投稿日時 - 2001-07-18 15:56:56
  • 回答No.3
レベル9

ベストアンサー率 23% (11/47)

19san さんの考えているので正解だと思います。 どういう理由で赤外線を吸収しやすいのかというのは忘れましたが、とにかく赤外線を吸収して励起状態にあがります。 光を受けて励起状態にエネルギー準位をあげるということは結構いろいろなものにつかわれています。太陽電池とか。 それで、赤外線がなくなると、その高いエネルギー準位(励起してるということ)から元の状態(基底)のもどりますね。その時に 高い ...続きを読む
19san さんの考えているので正解だと思います。
どういう理由で赤外線を吸収しやすいのかというのは忘れましたが、とにかく赤外線を吸収して励起状態にあがります。

光を受けて励起状態にエネルギー準位をあげるということは結構いろいろなものにつかわれています。太陽電池とか。

それで、赤外線がなくなると、その高いエネルギー準位(励起してるということ)から元の状態(基底)のもどりますね。その時に 高いエネルギーから低いエネルギーへの差のエネルギーがどこに行くかというと それが熱になるのです。
つまり、赤外線→熱 にかわったということになります

夜光塗料なんかは、光が当たって励起状態になり 暗いところで基底状態に戻るときに その差のエネルギーを熱ではなく、光(燐光か蛍光)としてだすので、暗いところでも見えるのです。

ちなみに、空気のIRスペクトルを測定すると、赤外にすごい吸収が観測でき、二酸化炭素の赤外吸収が明確に確認できます。
お礼コメント
19san

お礼率 59% (171/286)

私の考えはおおむね正しかったのですね。
回答ありがとうございました。
投稿日時 - 2001-07-18 15:52:14
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