質問: 成層圏ではオゾンと酸素、どちらが多い? こんちわ。 大気の組成は窒素が80%、酸素が20%で、その次に、アルゴン、二酸化炭素が多いと理解しています。成層圏では酸素の一部がオゾンになるのだと思うのですが、20%のうちのどれくらいが、オゾンになるのでしょうか? 簡単に言えば、成層圏では酸素とオゾンはどちらが多いでしょうか?
回答: 圧倒的に酸素(o2)が多くなっています。つまり,オゾン層とは「他の高度に比べると,オゾンの割合が多い(でも大気組成においてはやっぱり少ない)」ということであって,「その高度に行くとオゾンが大気の主要な成分になっている」わけではありません。 気象庁のサイトに具体的なグラフがあったので,それで説明しましょう(参考url)。 このページの下のほうに高度別のオゾンの分圧が出ています。南極の昭和基地での観測データです。 赤い線はオゾンホール出現時ですので,黒い線のほうを見てください。 もっとも分圧が高いのは高度17km付近ですが,それでも15mpa(ミリパスカル)程度です。 このあたりの気圧は,左側の軸を見ると分かるように,70hpaぐらいです。 したがって,分圧の比は15×0.001:70×100で,大体1:50万。つまり,その付近の大気中の分子50万個につき1個ぐらいはオゾン(o3)分子だということになります。 このへんですと大気の組成は地上付近とほとんどかわりません(というか対流圏・成層圏の中はほぼ一定。ただし水蒸気やオゾンは変わる)。 したがって,酸素は約20%ですので,酸素分子10万個につきオゾン分子1個,ぐらいの割合ということになります。 それでも,地上付近ですと2mpa:1000hpa,つまり5000万個に対して1個ぐらいですので,地上に比べると100倍も比率が高いということになります。 参考url:http://www.data.kishou.go.jp/obs-env/hp/3-15ozone_observe.html