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エックス線の波長は非常に短く、1ミクロンの1万分の1以下のもの波長が、エックス線よりも長く、0.38ミクロンよりも短い放射が「紫外線」で、人間の皮虜の日焼けや最悪の場合に皮富がんを引き起こします。
フロンによって成層圏オゾンが破壊され、皮虐がんの増加が懸念されていますが、太陽からの紫外線に関係しています。
波長が紫外線より長く、0.38ミクロンから0.77ミクロンの範囲の放射が光です。
これは人間の目で感じることができますから「可視光線」とも呼ばれています。
可視光線は、波長が異なると人間の感じる色が変わり、その様子は虹の7色で見る通りです。
最も波長の短い光は紫で、波長が長くなると色は藍、青、緑、黄、燈、赤の順に変わります。
赤外線は、0.77ミクロンよりも長く、100ミクロン以下の波長の放射です。
人間の眼には感じませんが、皮虐に当たると熱く感じますから「熱線」と呼んだりします。
赤外線のうち、波長が数ミクロン以下の比較的短いものは、可視光線に近い波長なので「近赤外線」と呼び、波長のさらに長い「遠赤外線」と区別します。
地球に熱を与えている日射のエネルギーの大部分は、人間の眼が感じる可視光線に含まれていて、その強さは緑色の波長で最大です。
一方、地球が出している放射は、赤外線の中でも波長の比較的長い遠赤外線です。
このように、地球の熱収支には、可視光線・近赤外線・遠赤外線が重要な役割を果たしていますので、温暖化を考えるときには欠かすことができません。
一方、紫外線、エックス線やマイクロ波は、地球の熱収支に対して直接関係していません。
昼間の半球や夜の半球を含めて地球全体を平均しますと、1分間に1平方センチの水平面に約0.5カロリーの太陽放射がふりそそいでいます。
この日射の行方を示したのが、21の左半分です。
ここでは、地球に降りそそぐ日射を100単位と線の行方を表している。
地球にふりそそぐ日射(１分間当たり、１平方センチ当たり0.5カロリー)を100単位として表している。
地球にふりそそぐ日射のうち、約30％が反射して宇宙へもどります。
反射を免れた約70分間に1平方センチ当たり約0.35カロリーで、その約3分の2は地表面に吸収され、残りを吸収するのは雲と空気です。
地球に与えられる太陽熱と同じ量の熱を、地球は夜半球からも昼半球からも宇宙へ赤外線として出しているので、地球全体の熱収支は釣り合っています。
約15℃の地球表面が放出している地球放射は遠赤外線で、その波長範囲はおおよそ5ミクロン〜50ミクロンです。
外線は、どのような物体の表面からでも多かれ少なかれ出ています。
物理学では、その強ことが、知られています。
1880年代に2人のオーストリアの物理学者ョセフ.ステファンとルートヴィヒ.ポルッマンが発見したものですから、「ステファン.ポルッマンの法則」と呼ばれています。
ふつう、温度を表す際に摂氏（℃）を用いますが、湯の沸騰する温度を100度と定め、水が凍り始める温度を0度として決めたものです。
一方、「絶対温度」は、摂氏の温度の「物体の表面から出る放射は、温度の高いものほど強く、その強さは「絶対温度」の4乗に比例する」15℃の地表面が射出している赤外線の熱は、ステファン.ポルッマンの法則を用いて計算しますと、25単位（1分間に1平方センチ当たり約0.58カロリー）です。
地球が吸収している日射量70単位（0.35カロリー）よりも大きく、その約1.7倍ですもしも、15℃の地表面の出している25単位（0.58カロリー）の赤外線が、大気に吸収されることなく、全部宇宙へ放出されると仮定しますと、地球は吸収している日射量の70単位（0.35カロリー）よりも多い熱を失うことになります。
その結果、地球の熱が減って地球の温度は下がります。
地表面の温度が低くなると射出する赤外線がさらに少なくなります。
温度の低くなった地表面の出す赤外線の強さが、吸収日射の強さとちょうど同じになるまで、地表面の温度は下がり続けます。
数値に273度を加えたもので、水など個々の物質の特性に関係しない温度のスケールです。
物理学で標準的に用いられる温度の尺度です。
今まで地球の熱収支や赤外線について述べてきましたが、これで大気の温室効果に関する準備が整いました。
地球の温度は、地表面から出る赤外線と吸収日射とが等しい状態で落ち着くことになります。
この場合の温度は、計算しますと氷点下約19℃となり、実際の地表面温度よりも約34℃も低温です。
このように、地表面から放出される赤外線がすべて宇宙へ出ていくと仮定した場合、地球は「氷の世界」となるのです。
実際には、21の右半分に示したように、地表面の出している25単位の赤外線の大部分の105単位の熱が、大気に吸収されています。
大気に吸収されないで、直接宇宙へ出ていくのはわずかに10単位だけです。
この地表面から直接宇宙へ放出される熱と、温度の低い雲や空気が宇宙へ向けて出す熱との合計が、地球全体の宇宙へ放出している熱の総量です。
その大きさは70単位であり吸収日射量と同じですから、地球の熱収支は釣り合って、15℃の地表面温度が保たれているのです。
このように、大気は、地表面から出る赤外線を吸収することによって、地球が氷の世界になるのを防ぐ作用をしています。
これが「大気の温室効果」です。
地表面が出している25単位の赤外線のうち、わずか10単位が大気による吸収を免れて直接宇宙へ放出されています。
大気中の二酸化炭素が増加しますと、地表面から直接宇宙へ出ていく赤外線の量は減って、たとえば、9単位となります。
その結果、正味として地球に熱が溜まるので、地球の温度は高くなります。
地表面から直接宇宙へ出ていく熱が減って、現在の10単位から9単位になった場合の状況大気の温室効果は、二酸化炭素などの気体が赤外線を吸収するために起こっています。
大気の温室効果の強化によって地球が温暖化しますので、大気の放射吸収は温暖化にとって重要です。
温室効果気体を計算しますと、大気と深さ100メートルまでの海洋を合わせたものの温度が、年間に約0.3℃の割合で上昇することとなります。
過去百年間に地球で0.3℃程度の温暖化が実際に起こったことを考えますと、二酸化炭素の量の変化によって、見過ごせない程度の温度変化が起こることが分かります。
放射の吸収地球に降りそそぐ日射は、紫外線、可視光線と近赤外線の波長範囲に含まれます。
1方、地球の出している放射は、波長の長い遠赤外線です。
太陽からの紫外線のうち、0.3ミクロンよりも波長の短いものを、大気は100％近くも紫外線，鰯,近赤外線遠赤外線吸収しています。
高さ15キロメートル以上の成層圏に存在するオゾンによるものです。
このために、有害な太陽紫外線の大部分は成層圏で吸収されるので、地上にはほとんど到達しません。
可視光線の波長範囲では、光は大気にほとんど吸収されない。
離れた物体から出た光は、大気に吸収されることなくわれわれの目に達するので、その物体を見ることができるのです。
地球が出している遠赤外線の波長は5ミクロンから数ミクロンですが、大気に非常によく吸収されます。
もしも、人間の目が遠赤外線にのみ感じるものだと仮定しますと、離れた物体から出た遠赤外線はわれわれの目に届く以前に、大気に吸収されて目には遠赤外線は届きませんから、われわれの目は何も感じないことになります。
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