[ 2021年12月10日午前12時29分 AEDT ] – アマシ-マリオ、8歳、ナイジェリア
[ 答えてくれる先生 ]
サリー アーチボールド
ウィットウォーターズランド大学生態学教授
あなたは重要な質問をしました、アマシ-マリオ：これは世界中の多くの人々も疑問に思っていることです。サバンナや森林などの自然空間で火災がどのように発生するか、そしてそれらが環境に何を起こすかを研究する科学者として、私はそのような人々の1人です。
ナイジェリアに住んでいると、おそらくたくさんの火や火事を見たことがあるでしょう。あなたを暖かく保つためにあなた自身の家にあるものもあれば、茂みの中を燃えているものもあります。すべての火が同じ種類の煙を出すわけではないことに気付くでしょう。これにはいくつかの理由があります–説明させてください。
煙の中にあるもの
火が燃えるとき、それらは植物を「消費」しています。火事の後、以前そこにあった植物はなくなり、植物は根や種子から再び成長しなければなりません。しかし、その植物材料は消えただけではありません。その多くは煙として空に上がっています。アフリカのサバンナにあるような大きな山火事は、煙が空に雲を作っているように見えるほど多くの煙を出す可能性があります。おそらくそれがあなたが蒸気と煙について質問した理由でしょう。
火から出る煙のかなりの部分は実際には蒸気です。植物内のすべての水は炎の熱によって蒸発し、水蒸気として煙の中で上昇します。水がなくなると、植物の葉と茎が燃え、二酸化炭素と呼ばれるガスに変わります。
火が植物を燃やすとき、私たちが植物を食べるときとまったく同じことをします。植物に蓄えられたエネルギーを放出します。私たちは食べ物を食べ、酸素を吸い込みます。酸素は食物からの炭素に結合し、私たちが呼吸して出す二酸化炭素を作ります。これは私たちにエネルギーを与えます。火もまた、植物を「食べる」ために酸素を必要とします。酸素が不足していると、二酸化炭素の代わりに一酸化炭素やメタンを吐き出すことがありますが、これらのガスはすべて煙の中で空気中に上昇します。
しかし、火事で植物のすべての部分が二酸化炭素に変わるわけではありません。灰やすすの非常に小さな粒子のいくつかは燃やしつくされませんが、水蒸気と二酸化炭素とともに空に取り込まれます。私たちはこれらをエアロゾルと呼んでいます：それらがガスでなくても空にとどまるのに十分軽い小さな粒子です。これらのエアロゾルは、煙に灰色または黒色を与えることがあります。
つまり、水が「水循環」として世界中を移動するのと同じように、太陽からのエネルギーの助けを借りて固体から液体、気体に変化するのと同じように、炭素も「炭素循環」で世界中を移動します。火はそのサイクルの一部であり、植物の固体炭素を二酸化炭素ガスに戻します。私たちは植物を食べるときに二酸化炭素ガスを吐き出し、火は植物を燃やすときに二酸化炭素ガスやその他の小さな粒子を「吐き出し」ます。
もう少し学びましょう
前に言ったように、すべての火が同じ種類の煙を出すわけではないことがわかります。これは、火災によるエアロゾルや水蒸気などのガスの量が、天候や燃えている植物の種類によって変化するためです。現在、私と他の科学者は、1年のさまざまな時期にアフリカで火災を研究しています。これらの火災からの煙が1年でどのように変化するかを確認したいと思います。
これを行う方法はかなりクールです。ドローンと呼ばれる小さなヘリコプターを煙の中に飛ばし、煙のパケット（小さなかたまり）を捕まえて、それが何でできているかを確認します。危険ですのでドローンに乗って操縦する人は実際にはいません。その代わり、ドローンは、テレビで使用するのと同じようにリモートコントロールで遠隔操作されます。
これらの煙のサンプルをラボに戻し、煙に含まれる水蒸気、二酸化炭素、エアロゾルの量を調べます。これは、炭素循環をよりよく理解し、煙が人や環境に損害を与えないように、いつどのように土地を燃やすかを決定するのに役立ちます。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation から再発行されています。日本語訳はarchive4kids(Koichi Ikenoue)の文責で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
