オゾン層は、太陽から来る紫外線の一部を吸収する大切な役割を持っています。ただし、地表に紫外線が全く届かなくなるという意味ではありません。紫外線にも波長による違いがあり、すべてが同じ割合で大気を通り抜けるわけではないからです。
また、オゾン層は地球の上に載った硬い板ではありません。成層圏にオゾンが比較的多く存在する領域を指します。「層」という言葉から、光を一律にはね返すふたを想像せず、どの光をどれだけ吸収するかを考えましょう。
紫外線は、目に見える紫色とは別
光には、私たちが色として見る範囲のほかに、紫外線や赤外線があります。紫外線は「紫色に見える光」と同じものではありません。肉眼で光の強さを感じることと、紫外線の強さを測ることは別の観測です。
紫外線は一般にUV-A・UV-B・UV-Cに分けられます。気象庁の説明では、UV-Cは上空のオゾンや酸素によって吸収され、地表には届きません。UV-Bも多くが吸収されますが、一部は届きます。UV-Aはそれらより大気を通りやすい性質があります。「紫外線」という一つの箱の中にも違いがあるのです。
吸収は、鏡で反射することではない
光を吸収することと、入ってきた光を鏡のようにはね返すことは異なります。オゾンによる紫外線の吸収は、成層圏の温度分布にも関係します。光を受け止める場所が、そのエネルギーを受け取ることを考えます。
一方、地表へ届く紫外線には、オゾン以外にも雲や空気中の粒子による吸収・散乱などが影響します。地上で測った値が変わったからといって、変化の原因が必ずオゾンの量だけだとは言えません。測定時刻、太陽の高さ、天気など、比較したときの条件をそろえる必要があります。
例題1：吸収する割合が違う模型
二種類の光X・Yが、それぞれ100単位ずつある層へ入りました。学習用の模型で、Xは90％、Yは20％がその層に吸収されるとします。ほかの変化はない場合、通り抜けるX・Yは何単位ですか。
答え・解説： Xは100−90＝10単位、Yは100−20＝80単位です。同じ100単位で入っても、吸収される割合が違えば、出てくる量は違います。「層があるから全部止まる」とも、「光はどれも同じ割合で通る」とも言えません。
X・Yや90％・20％は、この計算のために置いた値で、実際のUV-A・UV-Bの通過率ではありません。また、単位はこの模型内の光の量の目盛りです。物質の重さのようにmgを付けたり、健康への影響をそのまま比べたりしないでください。模型が示すのは、光の種類ごとに吸収が違えば、通過する割合も違うという関係です。
例題2：一つの測定だけで原因を決める？
ある場所の地表で紫外線を測ると、日Aは30、日Bは50という値でした。Aは朝の曇り、Bは昼の晴れでした。この結果から「Bではオゾン層のオゾンが減った」と結論してよいでしょうか。
答え・解説： この情報だけでは結論できません。時刻も雲の状態も違うため、地表へ届く紫外線に関わる条件が複数変わっています。オゾン量の観測や、太陽の高さ・雲などの情報も必要です。30から50に増えたという測定結果と、その原因の特定は分けます。
差の20や増加の割合を計算しても、それだけで原因が一つに決まるわけではありません。原因を説明する文を書く前に、変えた条件と測定した量を二列で整理すると、情報が足りない部分が見えます。
光を一つの棒にまとめない
実験のグラフに波長別の測定結果があれば、まず横軸でどの光の範囲を扱っているかを確認します。ある波長でほとんど通過しないことを、測っていない波長まで含めて「光が全部遮られる」と広げないでください。可視光では明るく見える場所にも、目では分からない紫外線があります。反対に、目に暗く感じることだけを紫外線が少ない証拠にはできません。人の目による明るさの判断と、特定の波長に反応する測定器の記録は、同じ物差しではないのです。
同じオゾンでも、存在する場所を確かめる
成層圏にあるオゾンは、紫外線の吸収に関わります。一方、地表付近のオゾンは大気汚染の問題で扱われることがあります。「オゾンはよい」「オゾンは悪い」と物質名だけで一括りにするより、どの場所で、何に対して、どのように働くのかを読む必要があります。
オゾン層の減少と地球温暖化も、まったく同じ現象ではありません。ここでの主題は太陽から届く紫外線の吸収です。温暖化を考えるときには、地球から出る赤外線などのやり取りを扱います。大気中の気体が関わるという共通点だけで、説明の矢印を入れ替えないようにしましょう。
成層圏の温度については大気の温度分布、赤外線との関係は温室効果のエネルギー収支につながります。この記事では、光を種類別に分け、吸収された分と通過した分を区別するところまでを確実に押さえてください。