2011年5月12日木曜日

3_95 アルベド:暗い太陽2

 太陽が今より昔のほうが暗かった「暗い太陽のパラドックス」は、二酸化炭素の温室効果で説明できると考えられてきました。その考えに対して、新しい提案が昨年なされました。その論文を中心に紹介しましょう。

 恒星の核融合理論からは、太陽は今より暗かったことになる、ということを前回紹介しました。地球誕生の頃は、今の70%ほどの明るさだと見積もられます。その論理に従えば、地球では、平均気温が氷点下になっていたはずです。ところが、地表は氷点下になることなく、常に液体の水である海が存在していた証拠があります。この矛盾は「暗い太陽のパラドクス」(faint young Sun paradox)と呼ばれ、セーガンとミューレンが最初に提唱したものです。
 彼らは、地球の大気中に含まれていた二酸化炭素やメタンによる温室効果ガスの働きによって、そのパラドクスは解決すると考えていました。
 地球の堆積岩には、いろいろな時代に大量の石灰岩が形成されています。石灰岩のすべてを気体にして大気に加えると、地球初期にあったとされる二酸化炭素量に匹敵するほどになります。パラドクス回避の原理は簡単で、時代ごとに形成された石灰岩分の二酸化炭素を大気に戻でばいいことになります。時間経過の順で見れば、太陽の明るさが増すにしたがって、二酸化炭素が大気から取り除かれていくことになります。太陽が明るくなるとともに(温度が上がる効果)、地球では温室効果が減少していく(温度を下げる効果)ことになります。これが上手くバランスをとりながら起こると、「暗い太陽のパラドクス」が解け、すべてが丸く収まるようなモデルです。
 つじつまが合うモデルですが、分かっていないことがらが、いろいろあります。地球の表面の温度(平均気温)がどうして決まっていくかという問題です。太陽からのエネルギー、地球表層での太陽光の反射能、大気の温室効果などが重要な要因になります。これらの要因がわからない限り、「暗い太陽のパラドックス」が完全には解決しないことになります。
 温室効果についても、いろいろが問題がありそうです。二酸化炭素には温室効果がありますが、地球の平均気温を決定する要因としてどの程度かは、まだ科学的には定量化されていない問題です。地球温暖化問題で、温暖化の予測は完了しているはずなのに、まだいろいろ議論されています。気候は非常に複雑なメカニズムで、まだ科学は完全に解明はしていません。
 また、反射能とは、一般にはアルベド(albedo)と呼ばれています。太陽からの入射エネルギーと地球からの反射エネルギーの比率のことで、0から1の値や%で表します。太陽から入ってくる入射エネルギーは一定で、観測可能な値です。出ていくエネルギーは、アルベドによって決まります。アルベドが大きければ、太陽からのエネルギーが地球を温めることなく外に出ていき、小さければ、地球を温めるために使われることになります。
 月のアルベドは7%ほどです。もし地球に大気も海洋もなく月と同じように大地がむき出しだと、昼間は岩石が熱を吸収し、夜にその熱を一気に放出することになるはずです。すごく寒暖の差の激しい地表となります。もし、地球が完全に雲に覆われていれば、アルベドは70%程度になります。氷だけの世界だったらアルベドは80%なります。ほとんどエネルギーは地球を温めないことになります。
 現在の地球の平均的なアルベド40%程度で、岩石と氷の間の値となっています。この値は、雲や氷の状態によって変動します。また、過去のアルベドは未知の部分が多くなります。なぜなら、二酸化炭素が主体の大気の気候がどのようなものであったのかは、その中で水蒸気の果たす役割などが、まだ充分解明されていません。ですから、アルベドの時間変遷もよく分かっていません。
 このような問題に、2010年にロージング(M. T. Rosing)らは挑戦しました。彼らの研究の結果、暗い太陽のパラドクスを解くのに、温暖化効果ガスの効果はいらないと考えました。その詳細は、次回とします。

・桜・
北国でも、桜が咲き始めてきました。
朝夕、天気が悪いことが多く、
桜を青空のもとで見ることがなかなかできません。
桜には、青空が似合います。
今週末あたりが、見頃になりそうです。
天気がよければ、花見に行きたのですが、
どうなるでしょうか。

・地デジ化・
ゴールデンウィークは結局、自宅で過ごしました。
その間に、自宅の地デジ化を進めました。
その流れで、衛星放送もスカパーHDに変更することにしました。
衛星アンテナはスカパーの無料キャンペーンを利用しました。
現在は、お試し期間でスカパーHDの方を視聴しています。
いくいくはスカパーe2からHDに変更する予定です。
それにともなって、アンテナやビデオ、
DVDなどの装置の配線もいろいろいじくりました。
また古いアナログビデオをDVD化をしました。
ゴールデンウィークは、家族のものだけですが、
10数本のビデオをDVD化しました。
昔買ったビデオテープのDVD化は違法ですのでしていません。
まあ、テレビで何度も放映してますから、
いまさらビデオテープを見ることもないと思いますが。