クエリ: 太陽からの紫外線により、大気中のオキシダント濃度が高まり発生する濃い煙霧のことを何という?
文章: 煙霧 また工業地帯や都市部では、特に晴れて風の弱い夜間、逆転層が発達して排出された汚染された汚染物質が閉じ込められ、「煙霧層」と呼ばれる煙霧と清浄な層の境目が生じることがある。これはしばしば日中も残り、遠くの高い所から見ると青空との境目として目視できる。光化学スモッグも煙霧を伴う。日本では1970年代に急増して社会問題となったが、2000年代に再び増加している。国内の観測点のNOxや非メタン炭化水素(NMHC)の濃度が長期的に減少傾向にあるのに対して、Ox濃度やNOx中に占めるNO2の比率が上昇傾向にある。また従来より関西や関東の都市部で夏を中心に濃度上昇がみられたが、国内の排出の影響を受けにくい日本海側や離島部でも、西風が卓越する春や秋を中心に濃度上昇が観測されている。
文章: 煙 煙は化学的には煤(すす)や常温で液体の物質が一度気化してから冷たい空気に触れて凝結した微粒子などである。 煙の色や生成物は炎(焔)を出して燃える発炎燃焼(発焔燃焼)か燻焼状態かで異なる。酸素が十分に供給される発炎燃焼(発焔燃焼)の場合、熱分解生成物中の可燃性物質はほとんど燃えてしまうが、木材のようにこれらを含む物体の多くは炭素数が多いため固体炭素を遊離して煤(すす)を生じる。そのため火災時など発炎燃焼(発焔燃焼)による煙は黒煙となる。一方、酸素が十分に供給されない燻焼状態では一酸化炭素等の熱分解物がそのまま放出されるため、有毒ガスの危険もさらに大きくなる。火災時など木材等の燻焼状態が同時に発生しているときは、木酢液、木タール、水の粒子などが煙となって放出されるため煙の色は淡色または白色である。 煙の粒子は沈降、凝集、拡散する性質がある。煙の粒子の密度は空気密度よりも大きいため、煙の粒子は終端速度という一定の速度で漸次沈降する。また、長く浮遊する煙の粒子は半径1μm以下の粒子で、これらの特に小さい粒子はブラウン運動により互いに凝集し、半径1μmより大きくなると漸次沈降する。煙の粒子には小さいほど急速に拡散する性質もあり壁などに付着する。 文章: 日没 しかし夜間に火事や噴火、砂塵嵐等が起こった場合には、日出の色は日没の色よりも強くなる。1991年のピナトゥボ山や1883年のクラカタウの噴火では、世界中で日出の色や日没の色が鮮やかになった。日出の直前や日没の直後に、グリーンフラッシュという現象が観測される場合もある。 文章: 紫外線 ただ近年はこの常識から外れるFar-UVCと呼ばれる「人の目や肌に無害な波長域」が200~230nm、特に222nmを中心に研究されており、有人環境下での殺菌の実現の可能性が高まっている。(2020年9月よりこの波長域を使った市販製品が発売され、国立病院等を中心に2022年段階で4000か所以上で稼働している)紫外線照射に対する生体の防御反応として、人間の体では茶色の色素のメラニンを分泌して皮膚表面に沈着させる(これを「日焼け」という)ことにより、それ以上の紫外線の皮膚組織への侵入を防ぎ、より深い皮膚組織へのダメージを軽減させようとする。この分泌度は人種によって異なっているため、このことが皮膚の色の違いによる人種の区別をもたらしている。市販の日焼け止めローション・クリームも紫外線の進入を防ぐ効果を利用している。これらの製品では、「SPF値」「PA」と呼ばれる紫外線防御効果が記載されている。 文章: ちり煙霧 ちり煙霧(塵煙霧、ちりえんむ)とは、煙霧のうち、塵や砂ぼこり、火山灰などの小さな粒子が風で飛ばされ、空気中に浮遊した状態を指す。黄砂によって観測されることが多い。気象学では、視界(視程)が2キロメートル未満となり、ほかの気象現象を確認できないときに用いられる。 文章: 化石燃料 40億年強前の大気は主に窒素・水蒸気・二酸化炭素・硫黄酸化物(火山ガス)などで形成されていたと考えられている。その中でも二酸化炭素については、当時は今より遙かに高濃度であったと推定されている(後に大気中の概ね 0.03% 程度まで低下、現在は概ね 0.04% になっている)。 生命の起源は少なくとも35億年前以前にさかのぼると考えられている。当初の生命は嫌気性生物が中心であったが、遅くとも24億年前までに光合成能力を持つシアノバクテリアが誕生し、地球環境が大きく変化した。シアノバクテリアは光合成によって太陽エネルギーを利用して大気中の二酸化炭素を同化(炭素固定)し、その副産物として酸素を排出する。大気中の酸素濃度の増加は大酸化イベント(Great Oxidation Event)として地層中に記録されている。シアノバクテリアが放出する酸素の増大に従い、まず大気圏内の二酸化炭素やメタンが消費され、温室効果が消失して24億年前にはヒューロニアン氷期とよばれる最初の全球凍結期に突入したと推測されている。22億年前にこの氷期は終結するが、この時期には海中でも鉄の酸化が活発となり、縞状鉄鉱床がさかんに生成された。この時期の酸素濃度はまだ現代と比べると低く(~1%)、新原生代(10-5億年前)になるまでこの傾向は続いた。19億年前までには真核生物が誕生した可能性があるが、真核生物が基礎生産の担い手として台頭するのは酸素濃度が現代とほぼ同程度になるエディアカラ紀以降のことであると考えられている。大気中の酸素の増加により嫌気性生物は海中深くなど特殊な環境を除いて大量に絶滅し、かわって酸素を利用する生物(好気性生物)が主流となった。また大気中の酸素は紫外線を遮断するオゾン層の出現をもたらし、生物の陸上への進出と発展をもたらした。 陸上に進出した樹木などの生物の死骸は堆積・加圧等され、石炭が形成された。特に古生代後半の石炭紀には陸上に大量の大型シダ植物が生い茂り、それが化石化することで大量の石炭が形成され、時代区分の名にまでなった。次いで、中生代末期の白亜紀には温暖な気候により海洋の生物量が増大し、同様の経過をたどって石油が形成された。ただしその後も石炭や石油の形成は続いており、石炭は第三紀までは盛んに生成された。日本に埋蔵されている石油も古第三紀に生み出されたものが主であり、石油はさらに新しく新第三紀の生成が主である。言い換えれば、かつて大気中に存在していた炭酸ガスと太陽エネルギーが、生物の働きによって長大な時間をかけて固定され、地中深くに封じ込められたものであると言える。現在でも大気中の二酸化炭素を有機化合物へと人工的に、かつ効率的に固定する方法は開発されておらず、人間、動物を含めた全ての従属栄養生物は、植物や藻類、シアノバクテリア(独立栄養生物)による光合成なくしては生命をつなぐことができないが、それは食糧ばかりでなくエネルギーでも、また地球上の様々な循環の仕組みを維持する上でも同様である。 文章: 煙霧 煙霧の微粒子は、ナノメートル(nm)からマイクロメートル(μm)の大きさを中心とする大気エアロゾル粒子である。 煙霧を構成する微粒子の大きさは主に0.1μmを下回るオーダーである。これは光の波長よりも小さく、レイリー散乱を引き起こすため、背景の明るさに応じて煙霧は赤みを帯びたり青みを帯びたりする。 微粒子が吸湿性の場合、湿度が100%以下の環境でも、粒子が水蒸気を吸収して微小な液滴を形成する(潮解)。特に、硫酸塩や硝酸塩などの化学物質の微粒子では、純水に比べて飽和水蒸気圧が小さいため、容易に液滴を形成する。液滴と相対湿度の関係はラウールの法則とケルビン方程式を組み合わせたケーラーの式で表され、元となる化学物質により固有の値をとる。そのグラフはケーラー曲線(参考:ケーラー理論(英語版))と呼ばれている。 文章: 紫外線 人間が、太陽の紫外線に長時間さらされると、皮膚・目・免疫系へ急性もしくは慢性の疾患を引き起こす可能性がある。UVCは高エネルギーであるためUVAやUVBよりはるかに危険である。UVCはオゾン層を透過しないため、太陽からのUVCは地上には届かないため過去ほとんど注意が払われていなかった。しかし、人工的に発生された場合200 nmより長波長のUVCは大気を伝播することが可能であり注意が必要である。例えば、250 nm程度のUVCを使用する浸漬型紫外線減菌装置などは装置の外で紫外線光源のスイッチを入れれば被曝の危険性がある。 一方222nmのUVCなど紫外線の波長によっては角質層や角膜の最表層までしか届かないものもあり、これらはヒト・動物のいる空間全体に照射したり褥瘡創傷に直接照射することも可能である。 紫外線はたんぱく質を変性させるため、皮膚に紫外線が照射されるとコラーゲン繊維および弾性繊維にダメージを与えて皮膚を加齢させる。 文章: 天王星の気候 物理的な変化の機構はまだ明らかになっていない。夏至や冬至の付近では、天王星の半球は、交互に全面が太陽の方を向くか深宇宙の方を向く。太陽に照らされ側のる半球の増光は、対流圏のメタンの雲や煙霧の層の地域的な濃度の高まりに由来すると考えられている。南緯45度の明るい襟もメタンの雲と関連している。南極地域のその他の変化は、低い雲の層の変化によって説明できる。マイクロ波放射の変動は、厚い極の雲や煙霧は対流を阻害しないため、恐らく対流圏深部の循環の変化が原因である。 2004年の秋の短い間、多数の大きな雲が天王星の大気に現れ、海王星のような外観になった。また、新記録となる824km/hもの強風や持続的な雷も観測され、「7月4日の花火」("Fourth of July fireworks")と称された。なぜ突然このような大気活動の活発化が起こったかは完全には分かっていないが、天王星の著しい地軸の傾きが激しい季節変化を引き起こしていると考えられている。 文章: 大気混濁係数 大気混濁係数(たいきこんだくけいすう)とは、大気中のエーロゾル、水蒸気、オゾン、二酸化炭素などの吸収・散乱による日射の減衰を表す指標で、値が大きいほど減衰が大きいことを示す。大気混濁係数は、太陽から直接地表に届く日射である直達日射から算出される。大気混濁係数には様々な定義があるが、日本の気象庁ではホイスナー・デュボアの混濁係数を算出している。大気混濁係数の算出には、地方真太陽時の9時、12時、15時の各正時をはさむ前後30分間の中で太陽方向に雲がない時間帯の直達日射量瞬間値を使用する。大気混濁係数の経年変化をみると、1982~85年と1991~93年に極大が見られる。 文章: 中間圏 中間圏の下、成層圏では気温が高度とともに増加するのに対して、中間圏では対流圏と同じように高度(気圧)に比例して気温が減少する。成層圏界面ではオゾン濃度が高いためにオゾンが紫外線を吸収して平均約-2.5°C、高いときには0°C前後あるのが、高度とともにオゾン濃度が減少し、中間圏界面では平均約-92.5°Cの低温である。したがって中間圏界面付近は通常、大気の鉛直構造の内、一番低温な部分となっている。こう見ると中間圏でも対流圏のような対流が起こるのではないかと思う向きもあろうが、中間圏における平均的な気温減率は対流圏よりも小さく、対流は多少見られても比較的安定な状態が多く高気圧・低気圧の発生は見られない。中間圏では大気密度が非常に低いために、この付近での熱構造は主に酸素分子が太陽からの紫外線を吸収し、大気を加熱することと、二酸化炭素が赤外線を放射することによる冷却の両者のつりあいによって決定している。 中間圏では冬よりも夏の方が温度が低い状態にある。これは冬季に大気下層からの熱が大規模波動によって活発に輸送されるためである。したがって、夏季には中間圏界面では-100°C以下になるので、夜光雲という特殊な薄い雲が観測されることもある。中間圏界面付近から上では大気に含まれる原子・分子が太陽からの紫外線によって電離し自由電子が増加する。このような大気が電離している層を電離層といい、この最下層にあたるD層は中間圏界面付近に位置し中間圏上層は電子密度が比較的多い状態となっている。 中間圏において高・低気圧の発生はないと、前に述べたが、中間圏では大気密度が非常に小さいことから、下層からプラネタリー波などの長周期波動が上方伝播した際、擾乱の振幅が相対的に大きくなる。こうした波動現象により、振幅が極端に大きい場所では力学的に不安定になっている部分もある。また、この波動現象は付近の大気大循環に大きな影響を与えていると見られる。 文章: スモーク スモーク(smoke)は、 文章: 夕焼け 大気にちりや煙霧などの微粒子(エアロゾル)が多いとき、夕焼けや朝焼けはピンク色や黄色に変わることがある。微粒子の大きさが均一のときに特定の色が生じやすい。次第に減衰するためこのような色味は地上では暗く、上空で航空機などから見ると鮮やかになる。 火山噴火による鮮やかな夕焼けは、成層圏にまで達したちりや硫酸塩成分が原因である。地平線に近い遠くの空に現れるが、太陽が出ているときにはほとんど見えず、太陽が地平線下の薄暮になってから色が最も濃くなる特徴がある。また、同時に対流圏に大量の微粒子が浮遊することで、地上の夕焼けはベールがかかったように薄暗く色もくすんで見える傾向がある。 1991年のピナトゥボ山(フィリピン)の大噴火の後に観測されており、噴火後約1年半に亘って続いた。1883年のクラカタウ火山の大噴火の後にも観測されている。 文章: 大気光 金星探査機ビーナス・エクスプレスは赤外線検知器を積んでおり、金星大気上層で近赤外線の大気発光を検知した。この発光は、一酸化窒素(NO)と、酸素分子によるものである。一酸化窒素生成反応時には紫外線と近赤外線が放出されることがわかっている。紫外線の放射は観測されていたが、このミッションまでは実際に近赤外線の大気発光があるかどうかはわからなかった。 文章: DMSOレダクターゼ DMSORが生成するジメチルスルフィドは硫黄循環の一部を構成する。DMSは酸化されてメタンスルホン酸となり、これは塵などの乏しい大洋上において凝結核として機能する。雲は地球の反射能を増加させ大気の温度に影響を与えるため、この酵素とそれが触媒する反応は気候の制御に利用できる可能性がある。 文章: 化石燃料 化石燃料に含まれる硫黄酸化物は、気管支喘息の原因物質と考えられており、古くから燃料として石炭を消費していたイギリスでは特に18世紀以降、スモッグの発生が深刻化し、特に1952年の「ロンドンスモッグ」では4000人を超える死者を出した。日本でも、1950年代から1970年代にかけては工業地帯からの排煙が四日市ぜんそくをはじめ各地で深刻な公害を引き起こすこととなった。その1968年に大気汚染防止法が施行され、工場排煙については脱硫装置の設置が義務づけられるなどの対策が進んだことにより、日本国内の工場排煙に限っては新たな被害が発生しなくなっているが、開発途上国などではそのような規制が整備されていない地域も多くあり、同じ問題が各地で繰り返されている。