--- 素朴な疑問集 ---
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疑問No.860 (2010.10.12)

Q. みし丸さんからの疑問

 交通量の多い道路を見ていると思います。これらすべての車によってどれほどのガソリンが消費されているのだろう?
 と思うのも、ガソリンは液体であり、燃焼によって気体(排気ガス)になるからです。これは他の化石燃料でも同じことがいえます。
 人類は化石燃料を使い始めてから、地中に存在していた液体や固体を気体に変えてきました。ひょっとして、地球の気体は増えている? つまり気圧は高まっている? もしや地球温暖化は気圧上昇にも関係している?
――という疑問を持ちました。

 この疑問を気象庁関係の質問コーナーにぶつけたところ、気体は宇宙空間に放散されているので、気圧が高まることはないと答えが返ってきました。

 そこで別の疑問が湧きます。気体が地球から逃げているということは、もともと地中にあった化石燃料が逃げているということ。地球の質量は、年々小さくなっているのでしょうか。

むずかしい疑問ですね。ちょっと「素朴」をこえているかもしれませんね。誰か答えていただけるかなぁ。(星田)


A. Rinさんから

 化石燃料を燃やしても、地球は軽くならないと思います。
 石油や石炭をもやして二酸化炭素(以下CO2)が発生した場合、空気より重いCO
2は宇宙に逃げることはできないでしょう。
 CO
2は植物に吸収され光合成によりO2は酸素として空気中に返され、Cは糖や炭水化物の材料になり果実や芋などになります。海水に溶けたものはやがて石灰岩になるようです。
 化石燃料ももとは光合成でできた植物や、それを食べた動物の死骸のなれのはて。きちんと地球のなかで循環しているのです。

A. YOSHYさんから

 非常に答え方の難しい問題です。答えの精度・レベルで全く別に答えが出てきます。
 まず、「個体・液体が気体になったから重さ(質量)が減る」は明らかな間違いです。水が水蒸気になったら体積が激増しますが質量は大まかには変わりません。
「気体(空気)が大幅に増えたら大気圧が上がるか」も微妙です。
 気象庁の方が仰ったように、宇宙空間に逃げるというのもあるかとは思いますが、例えばCO
2は光合成に使われたり、単に海にとけ込んだりして必ずしも大気中に増えるとはかぎりません。
 大気から宇宙に放出されるのは、基本的に軽い元素〜水素、ヘリウム、メタンなどの軽い分子で、木星、土星、天王星の惑星の大気成分と水星、金星、地球、火星の大気成分との差の説明の際によく引用されます。現に金星の大気はCO
2がほとんどで化石燃料を燃やした後にできる炭酸ガスが窒素・酸素より先に宇宙空間に出て行くとは思えない(逆に他の軽い分子が追い出されるかもしれませんが)。
 もっと踏み込んでいき、特殊相対性理論の観点から言うとエネルギーと質量は等価のため、有機物を燃やしエネルギーを取り出すと燃やす前の質量と燃やした後の質量の合計は燃焼時に出たエネルギー分減っているはずです。
 別にものを「燃やす」必要はなく、原子力発電(核分裂)、核融合、そして、陽子(あるいはそそれによって形成された粒子)と反陽子(あるいはそれによって形成された粒子)が衝突することによりエネルギーが出ます。
 ものを燃やすことによって失われる質量は非常に少ないため出るエネルギーも非常に少ないですが、最後の陽子と反陽子の反応(別に陽子だけでなく、物質と反物質であれば何でもよいのですが)は質量全てがエネルギーに代わるため、いちばん効率よくエネルギーが出ます。
 ところで、疑問を呈されている方への答えとしては、燃焼等によって失われる質量は極々少量であり、太陽からのエネルギーによる光合成によって質量の増加もあり得るため一概には言えない……、わからないと言うのが回答になると思います。