温室効果理論の崩壊

下の図はウィキペディアの日本語版から引用した温室効果の説明として行われているものである。数値の細かな違いはあるがどこでもこのような説明が行われている。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B8%A9%E5%AE%A4%E5%8A%B9%E6%9E%9C

地表から放射された赤外線が温室効果ガスに吸収されこれが地表へ向かって再放射されるため温室効果ガスがない場合よりも地球表面が高温に維持されるというのが共通に見られる説明である。しかしこの説明には大きな問題が指摘されている。

TheorySurgeryは「温室効果ガスの分光学:励起状態ダイナミクス」の中で以下のように述べている。

『地表放射を吸収し振動励起した分子は、大気中の99%を占める窒素や酸素などの赤外不活性分子の衝突により消光されます。これは振動励起の自然放射の寿命がミリ秒と比較的長いために[1]、一気圧の大気下における分子との衝突頻度の時定数の方が140ピコ秒と圧倒的な速さで衝突するため[2]、放射過程以外にも無放射緩和過程による失活チャンネルが重要になるものと考えられます。ここで無放射緩和過程のメカニズムとしては、分子衝突によるエネルギー移動などによって、振動励起分子のエネルギーが他の分子の運動エネルギーとして分配されるといったことが考えられます。』

つまり赤外線を吸収して励起した分子が赤外線を再放射する前に他の分子と衝突してしまうため、再放射が起こるよりも他の分子（ほとんどが赤外不活性分子）の運動エネルギーになる確率が圧倒的に大きいということだ。したがって温室効果理論のいう「大気からの再放射で地表を暖める。」というのは現実には極めて起こりにくい現象である。また分子間衝突が起こるからこそ大気は一様に暖まるのである。温室効果理論をそのまま適応すれば赤外活性分子のみが暖まり、窒素や酸素は低温のままという温度の不均一状態が出現することになる。どちらの考え方が現実を反映しているかは言うまでもない。

また地球環境研究センターの江守正多はQ&Aココが知りたい温暖化の中で「二酸化炭素が増えると温室効果が増えることの「証拠」」として以下のように述べている。

『仮に、地表から放出された赤外線のうち、二酸化炭素によって吸収される波長のものがすべて一度吸収されてしまおうが、二酸化炭素が増えれば、温室効果はいくらでも増えるのです。なぜなら、ひとたび赤外線が分子に吸収されても、その分子からふたたび赤外線が放出されるからです。そして、二酸化炭素分子が多いほど、この吸収、放出がくりかえされる回数が増えると考えることができます。図２は、このことを模式的に表したものです。二酸化炭素分子による吸収・放出の回数が増えるたびに、上向きだけでなく下向きに赤外線が放出され、地表に到達する赤外線の量が増えるのがわかります。』
(a) 二酸化炭素分子は、赤外線を吸収するだけでなく放出する
(b) 赤外線を吸収・放出する二酸化炭素分子の量が増えれば、地表に届く赤外線は増える


http://www-cger.nies.go.jp/qa/4/4-1/qa_4-1-j.html

現実には起こる確率が少ない再放射で温室効果を説明したばかりでなく、まるで無限にエネルギーが生み出されるような書き方である。仮に江守が言うように何度吸収放射を繰り返したとしても捕捉されるエネルギーは最初の1回目の分だけで、総量は変わらない。この文章を素直に読めば立派な第1種永久機関である。以前より近藤邦明（大気温度はどのように決まるか）やTheorySurgery（大気化学の常識は光物理化学の非常識：温室効果ガスによる再放射の妥当性）に指摘されているにもかかわらず、いまだに訂正がないところを見ると意図的なウソかよほどの恥知らずであろう。

次に上のウィキペディアの図にはもうひとつおかしな点が指摘されている。それは地表面からの赤外線が赤外活性分子に吸収されたあと宇宙空間だけでなく再び地表面方向に向かっていることだ。これは上空の低温の大気からより高温の地表面に熱が移動していることになり、明らかに熱力学第2法則に違反している。すなわち第2種永久機関に相当するという指摘がなされている。
Gerhard Gerlich and Ralf D. Tscheuschner, arXiv:0707.1161v3 [physics.ao-ph](2007)
Falsification Of The Atmospheric CO2 Greenhouse Effects Within The Frame Of Physics

確かに図で緑色の矢印はきれいな円を描いており、永久機関と呼ぶにふさわしい説明図である。

では上に述べたように温室効果理論が完全に崩壊した今、我々は地球大気の熱移動システムをどのように理解したらいいのだろうか？その選択肢のひとつが下の図である。

ここでは赤外活性分子の働きを大きく三つに分けて考えている。

Ⅰ．太陽放射あるいは地球放射の赤外線を吸収する。

Ⅱ．吸収した熱エネルギーを赤外不活性分子の運動エネルギーとして伝える。（主に低層大気）

Ⅲ．大気上端から宇宙空間へ廃熱として赤外線を放射する。

地表面から大気への熱の移動は伝導と、潜熱が主たる働きをしている。特に伝導は赤外不活性分子にも熱エネルギーを移動させることが可能でありその量的大きさを考えると大気システム全体に伝えられる熱エネルギーのなかでかなりのウエイトを占めるであろう。またこの伝導を効率的に行うために対流が大きな役割を担っていると考えられる。赤外活性分子に吸収された熱エネルギーは赤外不活性分子との衝突でその運動エネルギーとなり、対流によって高層へ運ばれて行く。そして最終的に上層の赤外活性分子に受け渡され宇宙空間へ放射される。ここでは赤外活性分子から地表面への再放射はなく、その分のエネルギーは伝導によって赤外不活性分子が地表面から直接得ていることになる。ただ太陽放射からのエネルギーというのは限られているのでこのエネルギーだけで現在の地表気温が維持できるかどうかは不明である。またこのモデルでの赤外不活性分子の役割は熱を宇宙空間に逃さずに大気システム内に留めておくことであり、鍵のかかった貯金箱にたとえられる。（TheorySurgeryは「熱浴」と呼んでいる）

図から明らかなようにこのモデルでも放射冷却は起こりうる。また赤外活性分子の大気上端での増加は宇宙空間への廃熱を促進させ高層大気において図の青い矢印方向への熱移動が起こりやすくなり気温が低下する方向に作用する。これは南極上空のオゾンホールで問題となっている極成層圏雲形成の原因の一つとして二酸化炭素濃度の増加が考えられていることと矛盾しない。

 

以上このモデルはTheorySurgery、近藤邦明などの議論をもとに組み立てられたものである。今のところ私自身は最も受け入れやすいモデルと考えているが、真実はわからない。おかしな点があればご指摘いただきたい。

 

今まで述べてきたように温暖化論者がよりどころとしてきた温室効果理論は「再放射」と「熱力学第2法則」で大きく破綻し、崩壊を始めた。それにしても「永久機関」というものはいつの世の中でもお金儲けにはうってつけのようである。