太陽系で大気を持つ惑星は地球だけではありませんが、人間が生存できる唯一の惑星は大気です。土星の衛星タイタンと同様に、地球の大気の主成分は窒素であり、その他の豊富な元素は酸素です。大気の約 1% を形成するのは、地球温暖化に重要な役割を果たしている二酸化炭素を含む他の化合物です。
二酸化炭素の大気組成
気候科学者のトッド・サンフォード氏によると、大気中の二酸化炭素濃度は一定ではなく、産業革命以来 40% 近く上昇しています。それらは、窒素と酸素の主要な大気成分に比べて小さいです。科学者はそれらを100万分の1、またはppmで表します。 2011 年 3 月の二酸化炭素濃度は 391 ppm で、これは大気の 0.0391 パーセントです。これはおおよそ3兆トンの質量に相当します。窒素、酸素、水蒸気、アルゴンに次いで、二酸化炭素は大気中に 5 番目に多いガスです。
二酸化炭素レベルの測定
1950 年代から 2013 年にかけて、科学者たちはハワイのマウナロアで二酸化炭素レベルを測定するプログラムに着手しました。 Scripps Institute of Oceanography が運営するこのプログラムは、二酸化炭素レベルが年々着実に増加していることを示す記録を生み出しています。プログラムを最初に指揮した科学者にちなんで名付けられたキーリング曲線は、二酸化炭素レベルの上昇の証拠を提供します。大気中の二酸化炭素レベルが着実に上昇していることを示すだけでなく、北半球の植物の成長と衰退によって引き起こされる大気中の二酸化炭素レベルの季節変動を示しています。
温室効果ガス
二酸化炭素は温室効果ガスです。地球の表面から反射された太陽光を吸収し、大気を暖めます。それがなければ、太陽光は宇宙に放射されます。これを行うガスは二酸化炭素だけではありません。メタンと亜酸化窒素はさらに強力な温室効果ガスです。しかし、二酸化炭素の濃度が高くなり、濃度が上昇しているという事実により、二酸化炭素は最も重要な温室効果ガスになります。大気中の二酸化炭素の多くは海水や土壌に溶け込み、光合成の原料になりますが、キーリング曲線は、このガスの生産が消費を上回っていることを示しています。
二酸化炭素レベルの上昇
複雑な分子を形成する能力があるため、炭素は土壌や海洋から大気に至る生態系を絶え間なく循環します。二酸化炭素レベルはこのサイクルに関連しています。火山で発生した炭酸ガスが海に溶けて酸性になり、光合成の原料となります。この自然循環は、化石燃料の燃焼などによって大気中に余分な二酸化炭素が追加されることで乱れます。その影響には、気温の上昇や海洋の酸性度の上昇が含まれ、海洋生物が危険にさらされる可能性があります。
