水の総量

質問

水の総量って変わらないものなんですか？

減ったり増えたりするものなんですか？

回答No.4

foomufoomu

No.2回答の要約のようになりますが、

・空中にある水蒸気のうち、地球重力の脱出速度をこえて加速されたものは、宇宙のかなたへ飛んでいきます。この量はけっこう多いそうです。
・理科の実験で試したと思いますが、水はわりあい間単に酸素と水素に分解したり再結合したりします。
・そもそも、この地球の水はどこから来たのか、いまだによく分かっていません。これだけ大量にあるのだから、長い時間をかけて少しずつたまったのではないでしょうか。
http://www.astroarts.co.jp/news/2004/06/30rosetta/index-j.shtml

お礼

ご回答ありがとうございます。

自然現象として、徐々に水は宇宙に飛ばされ総量が減っているということになるのでしょうか。

水が増える理由は何でしょう。

回答No.3

housyasei-usagi

勝手な解釈ですが・・・

ご質問者には失礼ながら、No.2さんは詳しすぎるというか、
質問者のレベル超えすぎと感じます。

二酸化炭素の増加とか、石油とか天然ガスの化石燃料の枯渇に比べれば
地球の水の総量には変化なしとするのが、ここでの回答の様に思いますがいかかでしょうか？

お礼

確かにNO２さんのご回答は難しいところもありましたが、色々と勉強になります。

わたしの学力をどう評価されようが構いませんが、あれ程詳しく回答してくださった方にそのような書き回しは失礼だと思います。

それはそれとして、
減る要因と増える要因を教えて頂きたいです。

回答No.2

kagakusuki

>地球にある水です。

　地球に存座している水は、一部が蒸発し、水蒸気となって大気の一成分となりますが、地球を始めとする惑星の大気は、少しずつ宇宙空間に流出し続けています。
　大気が宇宙空間に流出し続けているという事は、大気に含まれている水蒸気もまた、失われ続けているという事です。
　尚、大気が流出する仕組みには幾つかの要因があり、

●小惑星が地球に衝突した際に吹き飛ばされる
●宇宙線や太陽風が超高空の大気の分子や原子に衝突した際のエネルギーで、大気の分子や原子が弾き飛ばされる
●落雷が発生した時に、雷雲中の電場によって加速された電子やイオンが上空に向かって放出され、その一部は宇宙空間にまで到達する

【参考URL】
　夜空を眺めて　/ Watching a starlit sky > スプライト > スプライトって何？
　　http://usjma.jp/~kaminari/sprite_descripti.html

●太陽光線によって、超高空の大気が加熱される事により、超高空の大気の分子や原子の一部が、地球の引力を振り切って、宇宙空間に逃げ出す

等々があります。
　この内、流出量が多いのは、太陽光線の加熱によるものです。
　太陽光線に含まれている紫外線の中でも比較的波長が短い（波長が200 nm 以下）ものは真空紫外線と言って、大気中の窒素や酸素に吸収される性質があります。（そのため上空で吸収され尽くされて、地上には到達しません）

【参考URL】
　紫外線 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B4%AB%E5%A4%96%E7%B7%9A

　対流圏と成層圏の境界である対流圏界面（高度約6～17km）から上の大気は、この真空紫外線を吸収する事で、加熱されて温度が高くなっています。
　そして、高度約86km以上にある熱圏では、高度と共に気温が上昇して行き、高度400km付近から上では1000～2000℃にもなる事があります。

【参考URL】
　成層圏 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%88%90%E5%B1%A4%E5%9C%8F

　熱圏 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E5%9C%8F

　温度が高いという事は、分子の運動速度が速いという事ですが、気体の分子の運動速度にはばらつきがあり、速度が速い分子と遅い分子が混じりあって存在しています。

【参考URL】
　気体分子運動論 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%97%E4%BD%93%E5%88%86%E5%AD%90%E9%81%8B%E5%8B%95%E8%AB%96

　マクスウェル分布 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9E%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%83%AB%E5%88%86%E5%B8%83

　このため、気体の分子の中には、少数派ながら、地球の重力を振り切る事が出来る程の高速（秒速約11.186 km以上）で動いているものもあります。

【参考URL】
　宇宙速度 - Wikipedia > 4.2 第二宇宙速度
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%84%B1%E5%87%BA%E9%80%9F%E5%BA%A6#.E7.AC.AC.E4.BA.8C.E5.AE.87.E5.AE.99.E9.80.9F.E5.BA.A6.EF.BC.88.E8.84.B1.E5.87.BA.E9.80.9F.E5.BA.A6.EF.BC.89

　高速で動く気体の分子は、大気が濃い所では、直ぐに他の分子に衝突してしまい、真っ直ぐに進む事が出来ないため、宇宙空間に飛び出す事はありませんが、高度約500km以上の超高空では大気があまりにも薄くなっているため、他の分子と衝突する事は稀にしか起こらなくなり、運動する分子はどこまでも衝突せずに進む事が出来る様になるため、秒速約11.186 km以上の速度を持つ少数の分子は、地球の引力を振り切って、宇宙空間に逃げてしまいます。
　この様な、気体分子の熱運動によって、（水の分子を含む）大気が宇宙空間に流出する事を、「ジーンズエスケープ（Jeans escape）」と言います。

【参考URL】
　平均自由行程 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%B9%B3%E5%9D%87%E8%87%AA%E7%94%B1%E8%A1%8C%E7%A8%8B

　日経サイエンス > バックナンバー > 日経サイエンス　2009年8月号 > 惑星の顔を決める大気流出
　　http://www.nikkei-science.com/page/magazine/0908/200908_052.html

　北海道大学 理学部 地球惑星科学科 > 教員一覧 > 倉本　圭 > 研究室HP > 惑星宇宙グループ > 研究内容 > 地球惑星大気物理学・惑星物理学研究室 > 地球型惑星外気圏における酸素原子の密度分布
　　http://www.ep.sci.hokudai.ac.jp/~shwlab/doc2002/inoue_B.pdf

　このジーンズエスケープでは、大気の温度が高い程、秒速約11.186 km以上の速度を持つ分子の割合が多くなりますから、太陽光線がある昼間の方が、流出する大気の量は多くなります。
　又、地球に大気が出来た初期の時代には、ジーンズエスケープ以外にも、太陽光によって加熱された大気が膨張する際に、膨張によって大気層が上方向にも加速され、超音速の大気の塊が大規模に宇宙空間に放出されていた事もあります。（現在では殆ど起きません）
　この大気層の膨張による大気の放出を「ハイドロダイナミックエスケープ」と言います。

　又、大気中の水蒸気やメタンガスの一部は、成層圏において、太陽光に含まれている紫外線によって、水分子の中の水素と酸素の結合が切れて、水素ガスと酸素ガスに分解されますから、この分解反応によっても、水の量は減る事になります。
　その上、分解によって生じた水素ガスは、分子量が小さいため、同じ温度の窒素分子や酸素分子と比べて、熱運動による運動速度が速く、ジーンズエスケープによって速やかに宇宙空間に流出してしまいます。

　それから、植物は光合成によって、二酸化炭素と水から炭水化物等の有機物を作り出しますから、有機物に変わった分だけ水の量は減る事になります。

【参考URL】
　光合成 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E5%90%88%E6%88%90

　動物を始めとする大部分の生物は、植物が作り出した有機物を利用して生きていますから、季節変化を始めとする環境の変化によって、生物の体（死骸も含む）に含まれている有機物の量が変化すれば、水の量も変化する事になります。

　又、石油や天然ガス、石炭等は、水素を含んだ分子から出来ていますし、生物の体内等にある有機物の分子も、水素を含んだ分子です。
　そのため、石油や天然ガス、石炭そのものや、石油から作られるプラスチック等の石油製品、生物の身体や、生物が生み出した有機物、等々が燃焼すると、含まれてる水素が酸素と化合して水蒸気となりますから、水の量が増える事になります。（火力発電所やエンジン、ストーブ等での燃料消費、生物による有機物の分解、山火事や野焼等による植物の燃焼、紙や布等の燃焼、等々）

　それから、希にしか起きない事ですが、彗星の核が地球に衝突すると、彗星の核の主成分は水の氷ですから、地球の水の量が増える事になります。

【参考URL】
　彗星 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%BD%97%E6%98%9F

お礼

とても詳細な解説ありがとうございます。
難しいところもありましたが、おおまかな流れは理解できました。
水が減る原理、増える原理は色々あるんですね。

回答No.1

housyasei-usagi

どこの水でしょうか？
定義をはっきりさせてください。質問の定義が不確定すぎます。

１．地球上にある水？
２．あなたの家のトイレのタンクの水？
３．蓋を閉め忘れたペットボトルの水？
４．森林が保有する水？
５．淡水と海水の占める割合？
６．質量保存の法則？

補足

すいません。
地球にある水です。