【第64回】2025年８月試験（学科一般試験）問５（地球⼤気に⼊射する太陽放射）

本問は、地球大気に入射する太陽放射に関する問題です。

太陽放射の波長別エネルギー分布、地球の公転軌道と季節、そして太陽高度と入射エネルギーの関係という、気象学の基本事項が幅広く問われています。

それぞれの事項について「なんとなくのイメージ」で判断してしまうと、思い込みによって誤答してしまう選択肢が複数含まれていますので、しっかり理解することが大切です。

それでは、選択肢を１つずつ見ていきましょう。

本問の解説：(a) について

（問題）大気上端に入射する太陽放射エネルギーには、可視光線域の放射エネルギーと赤外線域の放射エネルギーが同程度含まれている。

→ 答えは 正 です。

太陽は、紫外線・可視光線・赤外線など、さまざまな波長の電磁波を放射しています。

ここで注意したいのは、「可視光線域」と「赤外線域」の波長帯です。

• 可視光線域：波長が 0.38μm 〜 0.77μm の範囲
• 赤外線域：波長が 0.77μm 以上 の範囲

下図は、太陽が真上にあるときの、大気上端 と 地表面 で観測された太陽放射のスペクトラムです。

横軸が波長λ（μm）、縦軸が単位波長あたりのエネルギーI_λ（10² Wm^-2 μm^-1）を表しており、影の部分 は大気中のいろいろな気体による吸収を表しています。

上図を見ると、大気上端 で観測されるエネルギーのピークは波長 0.5μm 付近（可視光線域）にあり、可視光線域の曲線は背が高い（エネルギーが大きい）ことが分かります。

一方で、赤外線域 は波長帯がとても広いため、曲線の高さ自体は低くても（エネルギーは小さくても）、面積（＝エネルギーの総量）としては可視光線域に匹敵するほど大きくなります。

（ちなみに、大気上端に入射する太陽放射のスペクトルは、表面温度が約 5,800K の黒体放射のスペクトルとほぼ同じ形をしていることが知られています。）

この太陽放射エネルギーを波長域別に見ると、全エネルギーのうち可視光線域（0.38〜0.77μm）が 約 46.6% 、赤外線域（波長が 0.77μm 以上）が 約 46.6% を占めており、紫外線域に含まれるエネルギーは 約７% にすぎません。（割合の数値は、小倉義光『一般気象学 第2版補訂版』東京大学出版会、2016、P116「5.4 地球大気による吸収」を参照。）

これを図にまとめると、以下のようになります。