一般財団法人環境イノベーション情報機構

環境Q&A

二酸化炭素とオゾンの赤外線吸収の波数の違いについて 

登録日: 2001年08月03日 最終回答日:2001年08月13日 地球環境 地球温暖化

No.286 2001-08-03 04:53:37 貴船

はじめまして、貴船といいます。私は今、二酸化炭素とオゾンの赤外線を吸収する時の波数の違いについて分からなくて困っております。授業で習ったのですが、私が馬鹿なようで、いまいちわかりません。どなたか二酸化炭素とオゾンの赤外線吸収の波数の違いについて、どうしてちがうのかという、メカニズムを教えてください。お願いします!!

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No.303 【A-4】

Re:二酸化炭素とオゾンの赤外線吸収の波数の違いについて

2001-08-13 10:34:07 Kamaya

>はじめまして、貴船といいます。私は今、二酸化炭素とオゾンの赤外線を吸収する時の波数の違いについて分からなくて困っております。授業で習ったのですが、私が馬鹿なようで、いまいちわかりません。どなたか二酸化炭素とオゾンの赤外線吸収の波数の違いについて、どうしてちがうのかという、メカニズムを教えてください。お願いします!!

CO2は直線分子でO3はベントつまり折れ曲がった分子です。
CO2の一番強い吸収はν3の2349cm-1
二番目がν2(ベント)の667.38cm-1。

一方、O3の一番強い吸収はν3の1042cm-1
二番目はν1+ν3の2110cm-1
三番目はν2の701cm-1です。

それで、温室効果に「効く」かどうかは、地球放射の
領域で水蒸気の窓領域の中に吸収があるかどうかです。
該当する窓領域は実質的に1つしかなくそれは、
7μm〜20μmの間です。この中にCO2のν2、O3のν2、
N2Oのν2(589cm-1)とν1(1284cm-1)などが含まれ、
これらが温室効果に影響を与えます。

No.302 【A-3】

私にも教えてください!

2001-08-10 20:19:30 埼玉県 / らん

二酸化炭素は化学式がO=C=Oなので、赤外部では、C=Oの二重結合の伸縮運動の吸収が1730〜1700カイザーに強く見られますよね。IR(赤外分光法)では、窒素などの等隔2原子分子などは吸収が見られませんよね。ではオゾンは・・・?と言う感じです。
オゾンは、O3という化学式で表されますよね.
しかも、δ+ O−O−O δ− というように帯電していますよね。予測としてはO=OまたO−Oの伸縮運動、
また、変角運動が観測されそうですよね。
具体的な数値を私も知りたいので、誰か教えてください。

No.299 【A-2】

Re:二酸化炭素とオゾンの赤外線吸収の波数の違いについて

2001-08-09 19:08:06 東京都 / KAN

前の答えに補足します。ちょっとわかりにくいかもしれませんが。

前の答えでは、波長の違う光線の吸収をわかりやすくするために、「オゾンは紫外線吸収、温室効果ガスは赤外線吸収」とわけたいいかたをしましたが、オゾンには紫外線吸収だけではなく、温室効果もあります。ただし、その場合の赤外線吸収のメカニズムは、いろいろな説明を読む限りでも他の温室効果ガスとあまり変わりがないと思います。

高度12km以上成層圏に分布するオゾンはオゾン層を形成し紫外線を吸収し、それ以下の高度の対流圏のオゾンは温室効果ガスの1つとして赤外線を強く吸収する働きがあり、強い温室効果を持つそうです。

対流圏のオゾンはもともとは成層圏のオゾンが対流圏に沈降してきたものが大部分と考えられていますが、産業革命以後は人間活動による NOx や CO などの地表気体放出により対流圏オゾンの濃度は増加しつつあります。

「大気中に存在するオゾン全量の90%位が高度12km以上の成層圏に存在し、それ以下の高度の対流圏にある量は10%位である。成層圏オゾンは太陽からの有害な紫外線を吸収し、地上付近で生息する多くの生物を保護する役割を果たしている。」
「対流圏の温暖化は成層圏の寒冷化をもたらし、極地方の成層圏に雲(氷の微粒子)を生成させます。このとき活性化した塩素がこれまで以上にオゾンを破壊する」という現象があり、オゾン層破壊も地球温暖化とも密接に関係しています。

参考 http://noysun1.atmos.rcast.u-tokyo.ac.jp/research2.html

http://www.asahiaudit.or.jp/b_info/kankyo/kagaku/kag0104_01.html

http://www.jca.apc.org/earthday/edn99/edn9901/99-1sp.html

http://www.jason-web.org/study/chapter1/1-4effect.html

No.298 【A-1】

Re:二酸化炭素とオゾンの赤外線吸収の波数の違いについて

2001-08-09 17:52:16 東京都 / KAN

オゾンの場合赤外線吸収ではなくて紫外線吸収ではないかと思います。

下記の説明があります。
比較的わかりやすいので読んでみてください。

・(財)日本気象協会による地球温暖化の解説
  http://www.wnn.or.jp/wnn-s/okori/k_tikyu.html

・大阪府環境技術情報のページの温暖化解説http://www.epcc.pref.osaka.jp/apec/jpn/earth/global_warming/what.htm

<メカニズムの説明>

・オゾン層は紫外線を吸収し、成層圏で気温を上昇させる

・太陽光線の中の大部分を占める可視光線(紫外線より波長が長く、人の目に見える光線)は大気中を通って地表にとどき、そこで吸収されるため地表があたためられます。
                ↓
地球は太陽から受け取った熱エネルギーを赤外線として宇宙に放出。
その途中で水蒸気や二酸化炭素やメタンガス・フロンなどは太陽からの可視光線は通すが、赤外線は吸収する。
そのため、地表から出て行く赤外線の一部は宇宙に出る前に、大気中で吸収され、地表に戻る。

<太陽光の波長>

太陽光の波長により紫外線(波長400nmi以下)、赤外線(750nm以上)、可視光線(400nm〜750nm以下)にわかれています。
その概念図は
http://www.minolta.com/japan/yourcolors/c_base/p_03.html

http://www.plus-ag.co.jp/knowledge/1.html
などにあります。

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