ＣＯ２増加は化石燃料が原因か？ ２
２００８年５月１８日 寺岡克哉
地球温暖化への懐疑論者たちは、
産業革命以後から、大気中の二酸化炭素が「急激で大幅に」増えている
原因として、
「海水温の上昇により、二酸化炭素が海から放出されるからだ」と、主張
しています。
あたかも、温くなったビールの栓を抜くと、「シュワーッ」と炭酸ガス（二酸
化炭素）が出てくるのと同じ理由によってです。
しかしながら、化石燃料の使用によって排出される二酸化炭素には、
じつは「目印」がついています。
だから、その「目印」を見れば、二酸化炭素が海から放出されたのか、
化石燃料の使用によって排出されたのかが分かります。
今回は、そのことについてお話したいと思います。
＊ ＊ ＊ ＊ ＊
（２） 大気中の二酸化炭素における、炭素１４の比率の減少（スエズ
効果）
いま話した、その「目印」とは、炭素１４（１４Ｃ）のことです！
ふつう炭素の「原子核」は、６つの陽子と、６つの中性子から出来ていま
す。そのような炭素は、両方を足し合わせると１２個なので、炭素１２（１２Ｃ）
と言います。
地球上に存在する炭素のほとんどは、この１２Ｃです。しかし、ごくごく微量
ですが１４Ｃというのも存在しています。
これは炭素１４と呼ばれるもので、その原子核は、６つの陽子と、８つの
中性子から出来ています。
この １４Ｃが、
大気中の二酸化炭素や、
生物の体を作っている炭素や、
海水に溶けている二酸化炭素の中には、
全体のおよそ１兆分の１（１．２×１０−１２）の比率で含まれています。
ところが、石炭や石油などの「化石燃料」には、１４Ｃがまったく含まれて
いません。
だから、もしも海水から二酸化炭素が放出されているのならば、大気中の
二酸化炭素における、１２Ｃ と １４Ｃ の比率は変わりません。
が、しかし、化石燃料の使用によって二酸化炭素が排出されているなら
ば、その排出量に応じて、１２Ｃ と １４Ｃ の比率が変わってきます。
つまり、化石燃料の使用により、大気中の二酸化炭素が増えれば増える
ほど、それだけ１２Ｃに対する１４Ｃの比率が減って行きます。
そして事実、大気中の二酸化炭素が増えるに従って、１２Ｃに対する
１４Ｃの比率が減っており、それを「スエズ効果」といいます。
この「スエズ効果」という観測事実によっても、懐疑論者たちの説は
否定されるのです！
しかしながら、
なぜ「海水に溶けている二酸化炭素の中」には、１兆分の１とは言え、微量
の１４Ｃが含まれているのでしょう？
そしてまた、なぜ「化石燃料の中」には、１４Ｃがまったく含まれていないの
でしょう？
つぎに、そのことについて考えてみたいと思います。
＊ ＊ ＊ ＊ ＊
話がすこし飛躍しますが・・・
この大宇宙には、「宇宙線」というのが飛び交っています。
それは宇宙に存在する「放射線」のことで、その正体は主に、高エネルギー
で飛んでいる「陽子」です。
とうぜんですが、この宇宙線（高エネルギーの陽子）は、地球にも降りそそ
いでいます。
地球にやってきた宇宙線は、大気の上層にある、窒素、酸素、アルゴン
などの原子核と衝突し、それらを破壊します。
そうすると、壊された原子核のいろいろな「破片」が飛び散るのですが、
その破片の一つに「中性子」もあります。
そのようにして飛び散った中性子のうちで、あるものは、さらに大気中の
「窒素」と衝突します。
窒素（１４Ｎ）の原子核は、７つの陽子と、７つの中性子から出来ています
が、そこに中性子が衝突すると、ある場合によっては（ある確率で）、つぎの
ような反応が起こります。
つまり中性子が、窒素原子核の中にある陽子の１つと、ちょうど「玉突き
衝突」をします。そして陽子がはじき飛ばされ、その元あった陽子の場所
に、中性子がすっぽりと収まるのです。
たとえば玉突きのゲーム（ビリヤード）で、玉を真正面から当てると、
当たった玉がはじき飛ばされると同時に、当てた玉がその場所に「ピタッ」
と止まります。それと同じようなイメージです。
このような反応により、７つの陽子と、７つの中性子をもつ窒素原子核
のうち、陽子が１つぬけて、中性子が新たに１つ入ります。そうすると、６つ
の陽子と、８つの中性子をもつ原子核になりますが、それが炭素１４（１４Ｃ）
というわけです。
つまり、まず宇宙線（高エネルギーの陽子）が、大気上層にある
原子核と衝突して「中性子」が飛び散り、
その中性子が、さらに窒素の原子核と衝突して、１４Ｃが出来る
わけです。
ところが一方、１４Ｃは５７３０年で、その半分が窒素になります。
なぜなら１４Ｃの原子核は、６つの陽子と、８つの中性子から出来ています
が、その中性子の１つが、電子とニュートリノを放出して「陽子」に変わって
しまうからです。ちなみに、このような変化を「ベータ崩壊」と言います。
１４Ｃが持っている中性子のうち、その１つが陽子に変われば、７つの陽子
と、７つの中性子をもつ原子核になります。これがまさに、窒素（１４Ｎ）の
原子核に他なりません。
このように１４Ｃは、５７３０年で半分に減ります。が、しかし、さらに５７３０年
の時間が経っても、１４Ｃがすべて無くなる訳ではありません。
そのときは、さらに半分。つまり最初の１４Ｃの、４分の１になります。そし
てさらに５７３０年経てば、１４Ｃは最初の８分の１になります。
ちょっと不思議な感じがしますが、１４Ｃはそのような減り方をするのです。
これは、１４Ｃの減少（つまりベータ崩壊）が、「確率現象」によって起こる
からです。
たとえば・・・
１００個のコインをすべて表向きにそろえておき、１つずつコインを振って
（コイントスして）、裏向きになったものを取り除きます。そうすると、だいたい
半分の５０個ぐらいのコインが残るでしょう。
つぎに、その残った５０個のコインをさらに振って、裏向きになったものを
取り除きます。そうすれば、だいたい２５個（最初の４分の１）ぐらいのコイン
が残るでしょう。
１４Ｃの減り方（ベータ崩壊）も、それと同じような法則に従っているのです。
そして「コインを１回振る」というのが、５７３０年の時間に相当します。つまり
５７３０年の時間が経つごとに（その時間のあいだに）、存在している全ての
１４Ｃに対して、２分の１の確率でベータ崩壊が起こるわけです。
このようにして１４Ｃは、時間が経つと、だんだん数が減って行きます。
しかしながら、１／２・・・ １／４・・・ １／８・・・ １／１６・・・ と、いつまで
経っても１４Ｃが少しは残りつづけ、なかなか「ゼロ」にはなりません。
その一方で、１４Ｃが宇宙線によって新たに作られ、補充され続けてい
ます。
なので長い目で見ると、１４Ｃが減少するのと、新しく補充されるのがバラ
ンスして、「つねに一定量に保たれる」ことになります。
この、１４Ｃが一定にバランスしているところが、炭素全体に対して、
およそ１兆分の１の比率だと言うわけです。
＊ ＊ ＊ ＊ ＊
ところで・・・
宇宙線によって作られた１４Ｃは、ただちに酸素と結合して、（１４Ｃを含ん
だ）二酸化炭素となります。そして、地球の大気全体に広がって行きます。
その（１４Ｃを含んだ）二酸化炭素は、植物の光合成にも使われます。そう
して育った植物は、草食動物に食べられ、さらに草食動物が、肉食動物に
食べられます。
つまり１４Ｃは、「食物連鎖」を通して、生物全体に広がって行くの
です。
また、大気中の（１４Ｃを含んだ）二酸化炭素のうちで、あるものは、その
まま海水に溶け込んでいきます。
この理由で、生きている生物体に含まれる炭素や、海水中の二酸化炭素
には、１兆分の１の比率で１４Ｃが含まれているのです。
しかしながら、「死んだ生物体」の１４Ｃは、減っていく一方です。
なぜなら光合成や、食物を取ることによって、１４Ｃを体内に取り込むこと
が出来なくなったからです。
１４Ｃが新たに取り込まれなくなれば、それが５７３０年で半分へ、さらに
５７３０年たてば４分の１へと、一方的にどんどん減っていきます。
ところで、石炭や石油などの化石燃料は、そのほとんどが６５００万年前
（中生代白亜紀）よりも昔にできたと言われています。
そして１４Ｃは、
５万７３００年たてば、２の１０乗分の１（つまり１０２４分の１）に減り、
５７万３０００年たてば、２の１００乗分の１（およそ１．３×１０３０分の１）に、
そして５７３０万年たてば、２の１万乗分の１（およそ２×１０３０１０分の１）
に減ります。
そして一方、地球に存在する「すべての化石燃料」は、炭素に換算して
推定１０兆トンと言われています。
これは、炭素原子の数にすると５×１０４１個になります。そのうち、最初に
含まれていた１４Ｃは、１兆分の１なので５×１０２９個です。
地球に存在する化石燃料には、最初からこれだけの１４Ｃしか含まれて
いません。
それが６５００万年以上の時間がたち、２の１万乗分の１以下（つまり２×
１０３０１０分の１以下）に減ってしまったら、もはや１４Ｃは１つも残っていない
でしょう。
上の計算とくらべると、５７万３０００年でも、化石燃料に含まれる１４Ｃは
無くなってしまいます。
だから、石炭や石油などの「化石燃料」には、１４Ｃがまったく含まれて
いません！
このため、化石燃料の使用によって二酸化炭素が大量に排出される
と、大気中の二酸化炭素における１４Ｃの比率が減少するのです。
ところでまた、「海洋の深層水」にも、たくさんの二酸化炭素が溶けてい
ます。
これは、プランクトンなどの「生物の屍骸」が海に沈み、その有機物が分解
して出来た二酸化炭素です。
そして深層水は、「海洋の大循環」によって１０００年ぐらい経つと表層に
湧き上がり、そのとき二酸化炭素を放出します。
しかし、その二酸化炭素は、生物が死んでから１０００年ぐらいしか経って
いません。だから１４Ｃは、ほとんど減っていないのです。（大気中の１４Ｃの、
およそ１．１分の１、または０．９倍）
なのでやはり、海から放出される二酸化炭素によっては、大気中の
二酸化炭素における１４Ｃの比率を、大きく変えることはないのです。
＊ ＊ ＊ ＊ ＊
実際の観測結果を見ると、
１９１０年以降、大気中の二酸化炭素における１４Ｃの比率が、急激
に減りつづけています。
しかもそれは、大気中に増加している二酸化炭素が、おもに化石燃料の
使用によるもの（つまり１４Ｃが含まれていない）としたときの理論値と、傾向
がよく一致しています。
このことは、「木の年輪」に含まれる１４Ｃの測定から、すでに１９７０年代
には知られていました。
それが「スエズ効果」と呼ばれるものです。
この、スエズ効果という「観測事実」から、大気中の二酸化炭素が
増加しているのは、たしかに「化石燃料の使用」がおもな原因だと
いえます。
ゆえに、「海からの放出によって、大気中の二酸化炭素が増加して
いる」という、懐疑論者たちの説は否定されるのです。