スヴァンテ・アレニウス

スヴァンテ・アレニウス フォーメモリRS
1909年のアレニウス
生まれる	( 1859-02-19 )1859年2月19日 ヴィーク城、ウプサラ県、スウェーデン
死亡	1927年10月2日(1927-10-02)（68歳） ストックホルム、スウェーデン
母校	ウプサラ大学
知られている	アレニウス方程式 解離理論 酸塩基反応 温室効果の計算
受賞歴	デイビーメダル（1902年） ノーベル化学賞(1903) NAS の国際会員(1908) ForMemRS (1910) ウィラード・ギブス賞(1911) ファラデー講演賞(1914) フランクリンメダル（1920年）
科学者としてのキャリア
フィールド	物理学 化学
機関	ストックホルム大学
博士課程の指導教員	パー・テオドール・クレーブ[1] エリック・エドランド[2]
博士課程の学生	オスカー・ベンジャミン・クライン

スヴァンテ・アウグスト・アレニウス（Svante August Arrhenius ForMemRS / ə ˈ r iː n i ə s、ə ˈ r eɪ n i ə s / ə- REE -nee-əs、-⁠ RAY -、^{[3] [4]} スウェーデン語: [ˈsvânːtɛ aˈrěːnɪɵs] ; 1859年2月19日 - 1927年10月2日）は、スウェーデンの 科学者である。元々は物理学者であったが、化学者と呼ばれることも多く、アレニウスは物理化学の創始者の一人である。1903年にノーベル化学賞を受賞し、スウェーデン人として初のノーベル賞受賞者となった。1905年にノーベル研究所の所長に就任し、亡くなるまでその職を務めた。^[5]

アルレニウスは、物理化学の原理を用いて、大気中の二酸化炭素の増加が地球の表面温度の上昇にどの程度影響しているかを推定した最初の人物である。彼の研究は、現代の気候科学の出現に重要な役割を果たした。^[6] 1960年代、チャールズ・デイビッド・キーリングは、大気中の二酸化炭素レベルを確実に測定し、それが増加していること、そして温室効果仮説によれば、それが地球温暖化を引き起こすのに十分であることを示した。^[7]

アレニウスの方程式、アレニウス酸、アレニウス塩基、月の アレニウスクレーター 、火星のアレニウスクレーター、^[8]アレニウス山、ストックホルム大学のアレニウス研究所は、彼の科学への貢献を記念して名付けられました。

アルレニウスは1859年2月19日、スウェーデン王国ウプサラ近郊のヴィーク（WikまたはWijkとも表記）で、ルーテル派のスヴァンテ・グスタフ・アルレニウスとカロリーナ・トゥーンベリ・アルレニウスの息子として生まれた。^{[9]彼の父親は}ウプサラ大学の測量士で、監督職にまで昇進していた。3歳の時、アルレニウスは両親の勧めなしに独学で読み方を学び、父親が帳簿に数字を足し算するのを見て算数の天才となった。後年、アルレニウスは数学的概念、データ分析、それらの関係性や法則の発見に深い情熱を傾けた。^[要出典]

彼は8歳で地元の大聖堂のある学校に入学し、5年生から始め、物理学と数学で優秀な成績を収め、1876年に最年少で最も優秀な生徒として卒業した。^[要出典]

ウプサラ大学では、物理学の主任講師であり、化学を指導できる唯一の教員であったペル・テオドル・クレーベに不満を抱き、 1881年にストックホルムのスウェーデン科学アカデミー物理学研究所で物理学者エリック・エドランドに師事するために大学を去った。 ^[10]

彼の研究は電解質の伝導率に焦点を当てていた。1884年、この研究に基づいて、彼はウプサラ大学に150ページの電気伝導率に関する博士論文を提出した。この論文はクレーヴを含む教授陣に十分な印象を与えず、彼は4級の学位を受け取ったが、論文審査の際、3級に再分類された。後に、この研究の発展により、彼は1903年のノーベル化学賞を受賞した。^[11]

アレニウスは 1884 年の博士論文で 56 の命題を提示したが、そのほとんどは今日でもそのまま、あるいは若干の修正を加えて受け入れられている。博士論文で最も重要なアイデアは、固体の結晶塩が溶解すると対になった荷電粒子に解離するという事実の説明であり、このことで彼は 1903 年のノーベル化学賞を受賞した。アレニウスの説明は、溶液を形成する際に塩が荷電粒子に解離し、マイケル・ファラデーが何年も前にイオンと名付けた粒子になるというものだった。ファラデーは、イオンは電気分解の過程で生成される、つまりイオンを形成するには外部の直流電源が必要であると考えていた。アレニウスは、電流がなくても塩の水溶液にはイオンが含まれていると提唱した。したがって、彼は溶液中の化学反応はイオン間の反応であると提唱した。^{[12] [13] [14]}

この論文はウプサラ大学の教授たちには感銘を与えなかったが、アルレニウスはそれを、ルドルフ・クラウジウス、ヴィルヘルム・オストワルド、ヤコブス・ヘンリクス・ファントホフなど、物理化学という新しい科学を開発していたヨーロッパの科学者たちに送った。彼らははるかに感銘を受け、オストワルドはリガの研究チームに加わるようアルレニウスを説得するためにウプサラまで来た。しかし、アルレニウスはしばらくスウェーデン・ノルウェーに留まりたいと考え（父親は重病で1885年に死去）、ウプサラ大学に任命されていたため断った。^{[12] [13] [14]}

アレニウスはイオン理論を発展させ、1884年に酸と塩基の定義を提案しました。彼は、酸は溶液中で水素イオンを生成する物質であり、塩基は溶液中で水酸化物イオンを生成する物質であると信じていました。

1885年、アレニウスは次にスウェーデン科学アカデミーから旅行助成金を受け取り、リガ（現在のラトビア）でオストワルドに、ドイツのヴュルツブルクでフリードリヒ・コールラウシュに、オーストリアのグラーツでルートヴィヒ・ボルツマンに、アムステルダムでヤコブス・ヘンリクス・ファントホフに師事することができた。

1889 年、アルレニウスは、活性化エネルギーの概念を定式化して、ほとんどの反応を進行させるには追加の熱エネルギーが必要であるという事実を説明しました。活性化エネルギーとは、2 つの分子が反応する前に克服しなければならないエネルギー障壁です。アルレニウスの式は、活性化エネルギーと反応の進行速度の関係の定量的な根拠を示しています。

1891年にストックホルム大学カレッジ（現在のストックホルム大学）の講師となり、1895年に（多くの反対を押し切って）物理学教授に昇進し、 1896年に学長となった。

1900年頃、アレニウスはノーベル研究所とノーベル賞の設立に関わるようになった。 1901年にスウェーデン王立科学アカデミーの会員に選出された。その後生涯にわたり、ノーベル物理学委員会の委員であり、事実上のノーベル化学委員会の委員でもあった。彼はその地位を利用して友人（ヤコブス・ファントホフ、ヴィルヘルム・オストワルド、セオドア・リチャーズ）に賞を授与するよう手配し、また敵（パウル・エールリッヒ、ヴァルター・ネルンスト、ドミトリ・メンデレーエフ）には賞を授与させないように努めた。^{[15] 1901年、アレニウスは強い反対を押し切ってスウェーデン科学アカデミーの会員に選出された。1903年、彼はスウェーデン人として初めて}ノーベル化学賞を受賞した。 1905年、ストックホルムにノーベル物理学研究所が設立されると、彼はその研究所の学長に任命され、1927年に退職するまでその職に留まった。

1911年に彼は第1回ウィラード・ギブス賞を受賞した。^[16]

彼は1908年に米国科学アカデミーの国際会員に選出された。 ^[17]

彼は1909年にオランダ化学会の名誉会員に選出された。^[18]

彼は1910年に王立協会の外国人会員（ForMemRS）になった。 ^[19]

彼は1911年にアメリカ哲学協会の国際会員に選出された。^[20]

1912年にアメリカ芸術科学アカデミーの外国人名誉会員に選出された^[21]

1919年、彼はオランダ王立芸術科学アカデミーの外国人会員となった。^[22]

最終的に、アレニウスの理論は広く受け入れられるようになり、彼は他の科学的なテーマに目を向けました。1902 年、アレニウスは化学理論の観点から生理学的問題を調査し始めました。彼は、生体内の反応と試験管内の反応は同じ法則に従うことを突き止めました。

1904年、彼はカリフォルニア大学で講義を行い、その目的は物理化学の方法を毒素と抗毒素の理論の研究に適用することであり、1907年に「免疫化学」という題で出版された。^{[23] [24]彼はまた、}地質学（氷河期の起源）、天文学、物理的宇宙論、天体物理学 にも関心を向け、太陽系が星間衝突によって誕生したことを明らかにした。彼は、放射圧が彗星、太陽コロナ、オーロラ、黄道光を説明するものだと考えた。

彼は、生命は胞子の輸送によって惑星から惑星へと運ばれたのではないかと考え、この理論は現在パンスペルミア説として知られている。^{[23] [25]彼は}世界共通言語という考えを思いつき、英語の修正を提案した。

彼は、当時メンデル主義を支持していたスウェーデン人種衛生協会（1909年設立）の理事を務め、1910年頃には避妊具の話題にも貢献した。しかし、1938年までスウェーデン王国では避妊具に関する情報提供と販売は禁止されていた。ゴードン・スタインは、スヴァンテ・アレニウスは無神論者だったと書いている。^{[26] [27]}晩年、彼は教科書と一般向けの本の両方を執筆し、自分が論じたテーマについてさらなる研究の必要性を強調しようとした。1927年9月、彼は急性腸カタルの発作を起こし、10月2日に亡くなった。彼はウプサラに埋葬された。

彼は二度結婚しており、最初はかつての教え子であるソフィア・ルドベック（1894年 - 1896年）と結婚し、息子オロフ・アレニウス [sv; fr]をもうけた。次にマリア・ヨハンソン（1905年 - 1927年）と結婚し、二人の娘と一人の息子をもうけた。

アルレニウスは、細菌学者アグネス・ウォルド[ ^28]、化学者スヴァンテ・ウォルド^[29]、海洋 生物地球化学者グスタフ・アルレニウス [sv; fr; ru; zh]の祖父である。^[30]

アレニウスは、1896年に氷河期を説明する理論を展開し、物理化学の基本原理を用いて、大気中の二酸化炭素（CO2）の増加が温室効果によって地球の表面温度をどの程度上昇させるかを推定した初めての人物であった。[7] [32] [33] これらの計算により、化石燃料_の燃焼やその他^{の燃焼プロセス}による人為的なCO2排出は、地球温暖化を引き起こすのに十分大きいという結論に至った_。この結論は広範囲に検証され、現代の気候科学の中核をなす地位を獲得した。^{[34] [35]この研究でアレニウスは、}ジョセフ・フーリエ、ジョン・ティンダル、クロード・プイエなど他の著名な科学者による先行研究を基に研究を進めた。アレニウスは、温室効果ガスが氷河期と間氷期の間の気温変動の説明に寄与できるかどうかを明らかにしたかった。^{[36]アレニウスは、}ピッツバーグのアレゲニー天文台のフランク・ワシントン・ベリーとサミュエル・ピアポント・ラングレーによる月の赤外線観測を利用して、地球の大気中の_{二酸化炭素}と水蒸気（H ₂ O）によって赤外線（熱）放射がどれだけ吸収されるかを計算しました。「シュテファンの法則」（シュテファン・ボルツマンの法則としてよく知られています）を使用して、彼は「法則」と呼ぶものを定式化しました。元の形式では、アレニウスの法則は次のようになります。

炭酸ガスの量が等比級数的に増加すると、温度の上昇はほぼ等差級数的に増加する。

ここで、アルレニウスはCO ₂を炭酸と呼んでいます（現代の用法では、炭酸は水溶液のH ₂ CO ₃のみを指します）。アルレニウスの法則の次の定式化は現在でも使用されています。^[37]

${\displaystyle \Delta F=\alpha \ln(C/C_{0})}$

ここで、は研究対象期間の初め（時間ゼロ）のCO ₂濃度です（と の両方に同じ濃度単位が使用されている場合、どの濃度単位が使用されているかは関係ありません）。は研究対象期間の終わりのCO _{2濃度です。} ln は自然対数（= log base e ( log _e )）です。 は温度の増加、つまり地球の表面を加熱する速度の変化（放射強制）で、ワット/平方メートルで測定されます。^{[37]大気放射伝達モデルからの導出により、地球の大気中のCO} ₂の（アルファ）は5.35（± 10%）W/m ²であることがわかっています。^[38]${\displaystyle C_{0}}$${\displaystyle C}$${\displaystyle C_{0}}$${\displaystyle C}$${\displaystyle \デルタF}$${\displaystyle \alpha}$

同僚のアルヴィド・ヘグボム^[39]の情報に基づき、アレニウスは化石燃料の燃焼やその他の燃焼プロセスによる二酸化炭素の排出量が地球温暖化を引き起こすほど大きいと予測した最初の人物である。アレニウスは計算に水蒸気の変化や緯度の影響によるフィードバックを含めたが、雲や大気中の熱の上向きの対流などの重要な要素を省いた。彼の研究は現在、地球温暖化の正確な定量化というよりも、他の条件が同じであれば大気中のCO2の増加が地球温暖化を引き起こすことを初めて実証したものと見られて_いる。

1900年、アルレニウスのCO2吸収値とその結論は、クヌート・オングストロームの批判にさらされた。オングストロームは、2つの吸収帯を持つCO2の近代的な赤外線吸収スペクトルを初めて発表し_、大気中の_ガスによる赤外線の吸収はすでに「飽和」しており、これ以上吸収を増やしても変化はないことを示す実験結果を発表した。アルレニウスは1901年に強く反論し（Annalen der Physik ）、批判を完全に退けた。彼は、 Lehrbuch der kosmischen Physik（1903年）という専門書で、この問題について簡単に触れている。彼は後に一般読者に向けた『世界の形成』（1906年）（ドイツ語：Das Werden der Welten [1907]、英語：Worlds in the Making [1908]）を執筆し、その中で、人間による_{二酸化炭素}の排出は世界が新たな氷河期に突入するのを妨げるほど強力であり、急増する人口を養うためにはより温暖な地球が必要であると示唆した。

「これから見るように、ある程度、地球表面の温度は、それを取り囲む大気の性質、特に熱線に対する大気の透過性によって左右される。」(p. 46)

「大気圏が惑星からの熱損失を制限するという考えは、1800 年頃にフランスの偉大な物理学者フーリエによって提唱されました。彼の考えはその後、プイエとティンダルによってさらに発展しました。彼らの理論は、大気が温室のガラス板のように作用すると考えられたため、温室理論と呼ばれています。」(p. 51)

「空気中の炭酸ガス [ CO ₂ + H ₂ O → H ₂ CO ₃ (炭酸ガス) ] の量が現在の半分に減ると、気温は約 4 度下がります。4 分の 1 に減ると、気温は 8 度下がります。一方、空気中の二酸化炭素の量が 2 倍になると、地球の表面温度は 4 度上昇します。二酸化炭素が 4 倍になると、気温は 8 度上昇します。」(p. 53)

「海は炭酸ガスを吸収することで、生産された炭酸ガスの約6分の5を吸収する巨大な能力を持つ調節器として機能しますが、大気中の炭酸ガスのわずかな割合が産業の進歩によって数世紀のうちに顕著な程度に変化する可能性があることを私たちは認識しています。」（p. 54）

「人類が地球上に現れてからも、温暖期と氷河期が交互に繰り返されてきた今、我々は自問しなければならない。これからの地質時代に新たな氷河期が訪れ、温帯の国々からアフリカのより暑い気候の地域へと我々を追いやってしまう可能性はあるだろうか？そのような懸念を抱く根拠はなさそうだ。我々の産業施設による大量の石炭の燃焼は、空気中の二酸化炭素の割合を目に見える程度まで増加させるのに十分である。」（61 ページ）

「地球に蓄えられた石炭が、未来のことを考えずに現在の世代によって無駄にされているという嘆きを私たちはよく耳にします。また、現代の火山噴火に続いて起こった生命と財産の恐ろしい破壊に私たちは恐怖を感じています。他のすべての場合と同様に、ここでも善と悪が混在していると考えると、ある種の慰めを見出すことができます。大気中の炭酸ガスの割合が増加する影響により、特に地球の寒冷地域に関しては、より穏やかでより良い気候の時代を享受できると期待できます。その時代では、地球は現在よりもはるかに豊かな作物を生み出し、急速に繁殖する人類の利益になります。」（63 ページ）

現時点で受け入れられているコンセンサスの説明は、歴史的に軌道力によって氷河期の時期が決まっており、CO2が_重要な増幅フィードバックとして作用しているというものである。^{[40] [41]}しかし、産業革命以降のCO2放出により、CO2濃度は1000万～1500万年前以来見られなかったレベルまで増加しており_、当時の地球の平均表面温度は現在よりも最大6℃（11℉）高く、ほぼすべての氷が溶けて世界の海面が現在よりも約100フィート（30メートル）高くなった。^[42]

アレニウスは当時の二酸化炭素濃度に基づき、濃度を0.62～0.55下げると気温が4～5℃下がり、二酸化炭素濃度が2.5～3倍になると_北極の気温が8～9℃上昇すると推定した_。 [ ^{32] [43]}彼は著書『世界の形成』で大気の「温室」理論について述べた。^[44]

• 1884 年、Recherches sur la conductibilité galvanique des électrolytes、博士論文、ストックホルム、王立出版社、PA Norstedt & Söner、155 ページ。
• 1896a、Ueber den Einfluss des Atmosphärischen Kohlensäurengehalts auf die Temperatur der Erdoberfläche、スウェーデン王立科学アカデミー紀要、ストックホルム 1896、第 22 巻、I N. 1、1 ～ 101 ページ。
• 1896b、「空気中の炭酸ガスが地表温度に及ぼす影響について」、ロンドン、エディンバラ、ダブリン哲学雑誌および科学ジャーナル（第5シリーズ）、1896年4月。第41巻、237〜275ページ。
• 1901a、Ueber die Wärmeabsorption durch Kohlensäure、Annalen der Physik、第 4 巻、1901 年、690 ～ 705 ページ。
• 1901b、Über Die Wärmeabsorption Durch Kohlensäure Und Ihren Einfluss Auf Die Temperatur Der Erdoberfläche。王立科学アカデミーの議事要旨、58、25–58。
• アレニウス、スヴァンテ。 Die Verbreitung des Lebens im Weltenraum。ディ・ウムシャウ、フランクフルトM.、7、1903、481–486。
• Lehrbuch der kosmischen Physik (ドイツ語)。 Vol. 1. ライプツィヒ：ヒルツェル。 1903年。
  • Lehrbuch der kosmischen Physik (ドイツ語)。 Vol. 2. ライプツィヒ：ヒルツェル。 1903年。
• 1906 年、『Die vermutliche Ursache der Klimaschwankungen』、K. Vetenskapsakademiens Nobelinstitut のメデランデン、第 1 巻、第 2 巻、1 ～ 10 ページ
• 1908 年、Das Werden der Welten (作成中の世界、宇宙の進化)、学術出版社、ライプツィヒ、208 ページ。

• アレニウスの法則
• アレニウスプロット
• 気候変動科学の歴史
• ネール緩和理論、ネール・アレニウス理論とも呼ばれる
• 混合物の粘度モデル
• ジェームズ・クロール
• ユーニス・ニュートン・フット
• ジョージ・パーキンス・マーシュ
• ミルティン・ミランコビッチ
• グレタ・トゥーンベリ– 気候活動家、アルレニウスの遠い親戚^[45]

•  この記事には、現在パブリック ドメインとなっている出版物のテキストが組み込まれています: ヒュー・チザム編 (1911)。「スヴァンテ・アウグスト・アルレニウス」。ブリタニカ百科事典。第 2 巻 (第 11 版)。ケンブリッジ大学出版局。648 ページ。

• スネルダーズ、ハム（1970）。「アレニウス、スヴァンテ・アウグスト」。科学人名辞典。第1巻。ニューヨーク：チャールズ・スクリブナー・サンズ。pp. 296–301。ISBN 978-0-684-10114-9。
• クロフォード、エリザベス T. (1996)。『アレニウス: イオン理論から温室効果まで』。マサチューセッツ州カントン: Science History Publications。ISBN 978-0-88135-166-8。
• コフィー、パトリック（2008年）。『科学の大聖堂：近代化学を築いた人物とライバル関係』オックスフォード大学出版局。ISBN 978-0-19-532134-0。

ウィキメディア・コモンズには、 スヴァンテ・アレニウスに関連するメディアがあります。

ウィキソースには、Svante August Arrheniusによる、またはそれに関するオリジナル作品があります。

• プロジェクト・グーテンベルクのスヴァンテ・アレニウスの作品
• スヴァンテ・アレニウス (1859–1927) 2007年11月11日アーカイブ、Wayback Machine
• Obs 50 (1927) 363 – 死亡記事（1段落）
• PASP 39 (1927) 385 – 死亡記事（1段落）
• 「空気中の炭酸ガスが地表温度に与える影響について」、アレニウス、1896年、BibNumでオンライン分析 2022年8月16日アーカイブ、Wayback Machine で[英語の分析については「à télécharger」をクリック]
• 20 世紀のスヴァンテ・アレニウスに関する新聞記事ZBWの報道アーカイブ
• 「人新世の到来: 20 世紀初頭の気候科学」、アレニウス、ガイ・カレンダー、チャールズ・デイヴィッド・キーリングに関するポッドキャスト、初期条件、エピソード 2
• Nobelprize.org に関するスヴァンテ アレニウス1903年12月11日のノーベル賞受賞講演を含む電解解離理論の発展
• 時代を先取りした科学者、スヴァンテ・アレニウス（1859-1927）の追悼書。2008年にスウェーデン王立工学アカデミーから出版。