水蒸気実験　地球温暖化実験装置で水蒸気実験を行う

皆さんは二酸化炭素など足元にも及ばない、最強の温暖化効果ガスが何であるか、ご存じでしょうか。

それは水蒸気です。
今回はこの水蒸気の昇温力をこの「二酸化炭素赤外線反応実験装置」で計測してみようという試みです。

方法は実験用の一方のボックスを湿度２０％に保ち、もう一方のボックスを小型加湿器で湿度８０％以上にして、二酸化炭素と同じように、室温＋２０℃の温度が出せる低温ヒーターを天板の上に置き、ボックスを加温して、その昇温具合の差を観察する実験です。実験中に湿度は７０％台に落ちるので、実質湿度差５０％の実験になります。

その結果は驚くべきものでした。

なんと、１ｍ以内の昇温差が、０．２３℃もあったのです。

これは二酸化炭素を用いた実験ではＣＯ２濃度１６，０００ｐｐｍから２５，０００ｐｐｍに相当する値です。

ある程度の昇温差は発生することは予想していましたが、このような大きな昇温差が出るとはまったく考えていませんでした。

何かの間違いがあったのではないかと思い、翌日追加実験を行ってみましたが、今度は、０．２３５℃の昇温差で、ほぼ同じ結果でした。

この実験を行った時の室内気温は１７℃です。
この気温で湿度差５０％の水蒸気量は空気１立方メートル当たり、７．３ｇです。
実験用のボックスの容積は０．３５立方メートルですから、
　　　７，３ｇ×０．３５＝２．５５５ｇ
となり、両ボックスの水蒸気量の差は約２．６ｇということになります。

ほぼ同じ昇温差が出る、２万ｐｐｍの高濃度ＣＯ２含有気体を作るのに必要なＣＯ２の重量は、このボックスの場合、約１４ｇです。

２．６ｇの水蒸気と１４ｇの二酸化炭素が同等の昇温効果力を持つなんて、最初は信じられませんでした。
倍率で言えば、５．４倍です。

この事実を科学的に理解するにはどうしたら良いか考えてみました。
一番いいと思われる方法は放射スペクトル表を見ることです。
この表に気温１７度位の実効範囲を設定し、あみ目をかけて、その面積を比較する方法です。
この方法が正しいのかどうかは、物理学者ではないのでなんとも言えないのですが、他に方法もないのでやってみました。

その結果、水蒸気の温暖化効果ガスとしての昇温効果力は実効面積で見る限り、二酸化炭素の約３．３倍であるという結果を得ました。

それでも、５．４倍には届きません。

その理由について何日も考え続け、以下の結論に達しました。
高濃度ＣＯ２昇温比較実験は確かに二酸化炭素の昇温効果力を検出するために行っているものです。
しかし、ボックス内の湿度は３０％以下に抑えているものの、湿度０％にできているわけではありません。
そのため、一定程度の水蒸気による影響は受けています。

そのことを勘案すると、５．４倍という昇温効果力の差は納得できるものとなりました。

湿度０％にするには、強力な機械力、もしくは強力な化学物質が必要で、一般人としてはとても実現するのは難しいです。

なお、この実験を行う時期は春もしくは秋が望ましく、昇温差も良く出て、きれいなグラフが得られます。
寒冷期は水蒸気量が減ってしまうので、どうしても昇温差も縮小してしまいます。
また、夏期は水蒸気量が爆発的に増えるので、二酸化炭素実験に比べると、やたら近距離のみ昇温した異様なグラフになります。

それにしても水蒸気の昇温効果力はすごいですね。湿度差５０％なんて日常茶飯事であるのに対し、二酸化炭素濃度２万ｐｐｍなんて現実的にはあり得ないことであるからです。