いま、赤外線を吸収する温室効果ガスの増加が地球温暖化を引き起こしています。
【水の赤外線吸収実験】水蒸気の温室効果を多くの人に伝えるために、2021年の東京大学の講義「理科教育法」の非常勤講師として筆者が受講生と一緒に開発したのが、水による赤外線の吸収実験です。その実験は、水の色の実験（参考『図鑑NEO新版科学の実験』）とあわせると理解が少し深くなります。水を入れたペットボトル一本一本は色は見えないのに、12本を並べて見ると、水が水色に見えます（図1）。赤、緑、青の光の3原色が目に入ると白に見えますが、緑と青では水色になるので、ペットボトルの下半分では赤色が水に吸収されているのが分かります。同様に、赤色に近い波長の赤外線も水に吸収されます。テレビ用などのリモコンの赤外線は肉眼では見えませんが、スマホのカメラ（通常または自撮り側）では見えることがあります。リモコンの赤外線は、水の入った透明な容器の空気側では明るく見えて、水中を通した時は暗くなります（図2）。水蒸気の温室効果は二酸化炭素より大きいのですが、二酸化炭素のように人間がコントロールすることはできません。
【二酸化炭素の赤外線吸収実験】人体が発する赤外線を感知して明かりがつく人感センサーのセンサー部を、黒い筒で囲みます。A4サイズのジップ式ビニール袋2枚の一つに空気を、もう一つに二酸化炭素（クエン酸・重曹・水で発生）を入れます。人感センサーの前に空気入りの袋を、次に二酸化炭素入りの袋を置き、遠くから手を上下に振りながら近づけていくと、二酸化炭素の袋を置いた時は、かなり手が近づくまで明かりがつきません。二酸化炭素が赤外線を吸収するからです。
【海洋酸性化の実験】二酸化炭素は水によく溶け、水溶液（炭酸）は酸性になります。大気中の二酸化炭素が水に溶けるのを確認するために、水道水にBTB溶液（液体のpHを調べる指示薬）を入れたペットボトル3本を用意します。水に入れたBTBの色は最初は3本とも同じ青色でした。左は水を4℃程度に冷却、真ん中は26℃の常温、この2つのボトルに二酸化炭素を詰め激しく振ります。右は空気が入っていてそのままの比較用です（図3）。左のボトルは激しく凹み、水は黄色に変化します。真ん中はかなり凹みますが左ほど凹まず、水は薄い黄色になります。まず2つのボトルの凹みから二酸化炭素は水に溶けやすいことが分かります。凹みの程度の違いは、水が冷えると吸収できる二酸化炭素の量が増えるためで、26℃よりも4℃の水のボトルの方が激しく凹みます。次に色の変化はpHの変化を示しています。青色が弱アルカリ性、黄色が酸性です。
このほぼ100％の二酸化炭素での実験に比べ、大気中の二酸化炭素濃度はずっと低く、産業革命前の約0.03％から増加した現在も約0.04％ですが、それでも海水は次第に弱アルカリ性から中性に（元から比べると酸性に）向かって「酸性化」しています。図3の実験から、水温の低い北極で酸性化が先に進行しているのも、なるほどと思えます。なお、沿岸域の海洋酸性化には、二酸化炭素だけでなく汚染なども複合的に影響しているようです。
海洋酸性化によって、海水に溶けたカルシウムイオンを使って炭酸カルシウムの殻を作っていた生物には、殻が作りにくくなったり溶けたりする影響（海水に二酸化炭素が少し溶けても弱アルカリ性なので、酸に炭酸カルシウムが溶けるのとは異なる反応）が出てきています。