東京工科大学　工学部　応用化学科　ブログ

　さて、最初の問題「今日は地球の温度を計算してみよう」に立ち返ってみましょう。太陽から地球にやってくるエネルギーと地球から放射されるエネルギーを比較します。太陽から地球にやってくるエネルギーは今、地球の全体での値を求めたのですが、実はシュテファン＝ボルツマンの法則は放射熱の表面積当りの伝熱速度を与えています。ですから表面積当たりで考えれば面積をかける前の値、342 Wm ^-2 をそのまま用いることができます。これをシュテファン＝ボルツマン定数（ 5.67×10⁻⁸ W m⁻²K⁻⁴ ）で割って四乗根をとる（ルートを二回）と、278Ｋという値が得られます。摂氏で５℃。地球の平均温度としてまずまずの値と言えるでしょう。

　大学生時代の私はこの結果にいたく感動したのですが、実はこの計算はやや省略のしすぎです。

　この計算では太陽からやってきた光がすべて地球に吸収されて熱となり、放射伝熱によって宇宙に逃げてゆく、と考えています。でも「光がすべて地球に吸収さ」れるというのは地球から反射光がない、ということ。「地球は青かった」じゃなくて「地球は黒かった」となってしまいます。

　実際には地球にやってくる光の一部は反射してそのまま宇宙空間にもどって行きます。その比率をアルベドと呼びますが、地球の平均の値は約0.3です。（この辺の事情については以前のこの記事を参照してください。）

　太陽から地球にやってくるエネルギーは３割減となってトータルで 3.04×10¹⁶ W、 表面積当たりでは、239 Wm ^-2 となります。この値に基づいて地球の温度を計算すると 255 K となり、摂氏では－18℃。低すぎ。これでは人類は凍えてしまいます。

　もちろん、実際の地球の温度はもっと高い。その原因が温室効果です。温室効果自体は温暖化問題が始まる以前から存在し続けていて「問題」というより、人類にとってなくてはならないものなのです。

江頭 靖幸