オゾン･ケミストリー3

雷神は豊作をもたらす神だという理由

見上げる青空の上空で、オゾン層破壊が進んでいる。そのもう少し
下にある対流圏ではしかし、そうした反応とは別次元の要因で、空
が一転にわかにかき曇って雷雲が生じる。そんな空もある。

昨年夏､雷雲の発生とそれに伴う落雷が数多くあった。｢地震､雷､火
事､親父｣と怖いものの代表に数えられる雷だが、実は一方でこんな
いい方もされる。｢雷の多い年は豊作になる｣と。つまり雷神は豊作
をもたらす神なのだ。恐れられるだけではないのだ。

｢冬の稲妻｣というタイトルでアップした記事に記したように、雷は
絶縁体である空気の層を突き破って高電圧の大電流が流れる現象で
ある。このときに起きる放電を火花放電という。つまり雷とは自然
が起こす火花放電の姿なのであった。

まさに巨大なエネルギーを放出する雷だからこそ、さまざまな反応
の源ともなる。空気は約80パーセントが窒素、約20パーセントが酸
素の混合体である。この中で巨大エネルギーである雷が発生すると
どうなるか。窒素も酸素も分子が分解されて、それぞれ反応性の高
い原子になっていく。つまり雷の中では反応性の高い酸素原子によ
ってオゾンが生成されるのである。

さらには反応性の高い窒素原子とも相互に反応して、各種の窒素酸
化物をも生成していく。ことに窒素は高温であるほど酸化反応が促
進されるものだが、雷の中はきわめて高温である。つまり雷の中は
窒素酸化物が生成されやすい条件が整っていることになるのだ。

こうして作り出された窒素酸化物は、水蒸気や雨に溶けて地表へ降
り注ぎ、天然の窒素肥料となる。これが｢雷が多いと豊作になる｣と
いわれることの理由だ。シミュレーションによれば、１年間の雷に
よって地表にもたらされる窒素の量は、硝酸に換算すると１億トン
に匹敵するともいわれている。想像を絶する量だ。

また雷が鳴るとえもいわれぬ臭いがするという経験をしたことはな
いだろうか。これは、雷によって生成されたオゾンにその原因があ
る。オゾンはニンニクのような臭気をもつため、この特有の臭いか
ら､ギリシャ語の｢におう｣を表す｢ozein｣にちなんで1839年にドイツ
の化学者C.F.シェーンバインによって命名されたものである。

ところで、雷によって窒素酸化物が生成されると書いたが、実は車
の排気ガスなどによって放出され日常的に空気中に存在する窒素酸
化物もある。二酸化窒素である。この空中に排出された二酸化窒素
が太陽光の紫外線と反応するときにもまたオゾンができる。

二酸化窒素が一酸化窒素と酸素原子に分解され、その酸素原子が酸
素分子と素早く結合してオゾンとなる。これを光化学オキシダント
と呼ぶ。そしてある種の気象条件ができあがるとき、地表で光化学
オキシダントの濃度が高くなって発生するのが光化学スモッグであ
る。ことに炭化水素が介在すると光化学スモッグができやすくなる
といわれている。オゾンにはこういう側面もあったのである。

それは、オゾンが反応しやすい活性化物質であるところから生まれ
る現象である。その酸化力の強さというオゾンの活性化作用という
側面は、工業社会の中のハイテク分野においてさまざまな活躍も示
している。その姿を少し覗いてみることにしよう。

[4]へ続く