成層圏とは？ わかりやすく解説

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/03/21 07:49 UTC 版)

「大気化学」の記事における「成層圏」の解説

成層圏には一般に雲は存在しないが、極付近の冬季には氷点下90℃近くの低温となるため、わずかな量の水蒸気でも凝結し極成層雲（PSCs）を形成する。それらは硝酸の3水和物、硝酸および硫酸の液滴、氷晶から構成されている。また極成層雲において塩化水素および亜硝酸が存在すると、次の化学反応によりオゾンが分解される。 H C l + N O 2 + 2 O 3 → C l O + H N O 3 + 2 O 2 {\displaystyle {\rm {HCl}}+{\rm {NO}}_{2}+2{\rm {O}}_{3}\to {\rm {ClO}}+{\rm {HNO}}_{3}+2{\rm {O}}_{2}} なお、成層圏のオゾン（オゾン層）は減少しているが、対流圏のオゾンは増加していることが分かっている。対流圏の下層においては夏半球で高濃度となり、またアフリカや南米で夏季に行われる野焼きによって大量のオゾン前駆物質が生成され、オゾン濃度が上昇する。オゾンの分圧比は高度20～25km程度で最大となる。また海洋や熱帯雨林よりも都市域の方が濃度が高い。 成層圏のオゾンは原始大気に存在した成分ではない。1930年にチャップマンにより提唱されたチャップマン機構により、成層圏におけるオゾンの生成過程が示唆された。主に高度100km以上の成層圏で酸素分子に紫外線が作用することによりオゾンが生成される。 O 2 + h ν → O + O {\displaystyle {\rm {O}}_{2}+h\nu \to {\rm {O}}+{\rm {O}}} O + O 2 + M → O 3 + M {\displaystyle {\rm {O}}+{\rm {O}}_{2}+{\rm {M}}\to {\rm {O}}_{3}+{\rm {M}}} O 3 + h ν → O + O 2 {\displaystyle {\rm {O_{3}}}+h\nu \to {\rm {O}}+{\rm {O}}_{2}} O + O 3 → 2 O 2 {\displaystyle {\rm {O}}+{\rm {O}}_{3}\to 2{\rm {O}}_{2}} （ h ν {\displaystyle h\nu } は紫外線を示す） しかし実際に成層圏で観測されるオゾンは、チャップマン機構により予測されるオゾンの存在量よりもはるかに少ない。これは成層圏に存在する水素酸化物、窒素酸化物、塩素酸化物などの微量成分による触媒作用によってオゾンが消滅するためであることが分かっている。

※この「成層圏」の解説は、「大気化学」の解説の一部です。
「成層圏」を含む「大気化学」の記事については、「大気化学」の概要を参照ください。