Q41 大気中の水はどの位の時間で入れ替わるのですか?
A41 大気中の水は平均して10日間位で入れ替わります。これを大気中の水の平均滞留時間といいます。この平均滞留時間を求めるのに次のようにします。1年間に蒸発する水の量は、0.083 l/cm2と見積られています。大気中の水蒸気の含有量は場所により異なりますが、平均して、0.003 l/cm2位です。0.083を0.003で割ると、27.7となり、1年間に28回位入れ替えがなければならないことになりなす。1年365日を28で割ると13.0となります。また、大気中に含まれている水蒸気は地球全体で12,900km3であると求められています。一方世界の平均年間降水量は、1,000mm位なので地球全体では510,400km3となります。そこで、510,400を12,900で割ると39.57となり年間39回位入れ替ることになり、365を39で割ると、9.3日となり、およそ、10日から2週間で入れ替るというおおまかな見積りができることになります。
Q42 南極の氷を調べると古大気や古気温がわかるのはどうしてですか?
A42 南極の氷は雪が積ってできたものなので、その雪の中に降ったときの大気を含んでいます。これが、氷となる時に閉じ込められているので雪の降った時の大気のことを、これを用いて調べることができます。南極大陸では平均して2,450mの厚さの氷があり、最も厚い所では4,800mに達すると考えられています。ボストークという場所や、ドームふじという所で氷の掘削が行われ、ボストークでは、まず2,080m(これでおよそ25万年前まで)その後、3,000mの氷が得られました。(これでおよそ42万年)この氷の柱をアイスコアーというのですが、これを用いて古大気が復元されました。これと同時に氷を構成している水の水素と酸素の同位体の組織を調べると、当時の気温がどれくらいか温度差として示すことができます。これによって、42万年で地球大気は周期的に組成が変化していることがわかり、温かくなるのにおよそ2万年、冷えるのにおよそ10万年がかかり、その温度差は10℃程度、二酸化炭素は100ppm位の差があることがわかりました。グリーンランドでも氷を用いて同様の事がしらべられています。
Q43 雷が鳴ると豊作だというのは本当ですか?
A43 昔このように言われたものである。雷が鳴ると放電が起こるので大気中の窒素と酸素とが結合して窒素酸化物ができる。雷鳴の後は雷雨になるからこの窒素酸化物は雨によって地表にもたらせられ窒素肥料となる。農薬や、化学肥料が充分でない場合、このようにして供給される窒素の量は作物を育てるのに有効であった。現在は、硫安(硫酸アンモニウム)、硝安(硝酸アンモニウム)、尿素などが窒素肥料として用いられるが、これが充分利用できるようになったのは、ハーバーの空中窒素固定が開発されてからのことである。現在は、NOxやSOxにより雨が酸性化して酸性雨の問題があるが、本来、大気中のNOxは天然の作用では窒素肥料として有効だったのである。
