온실효과의 주역은 왜 물인가?

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온실효과의 주역은 물, 그 다음이 온실가스

  

지구는 태양 둘레를 도는 행성들 중에 생명체가 생존하기에 가장 적당한 환경, 그 중에서도 적정한 온도를 유지하고 있다. 일반적으로 사람들은 온실효과를 일으키는 주범이 이산화탄소, 메탄, 오존, 프레온 가스 등임을 알고 있다. 그러나 지구의 기온을 따뜻하게 하는 원인은 태양(적외선의 영향 참고)을 제외하면 물의 영향이 가장 크다.

 

지구의 기온이 살기 좋을 만큼 따뜻할 수 있는 것은 지구가 물을 가득 담고 있기 때문이다. 물은 바다, 강, 호수, 빙하, 빙산, 지하, 대기 중에 있지만, 기온에 가장 영향을 주는 물은 대기 중의 수분이다. 대기는 기온이 따뜻할수록 더 많은 양의 수분을 포함할 수 있다. 겨울보다 여름에 습도가 높은 것은 이 때문이다. 다시 말해 기온이 변하면 공기 중에 포함되는 습기의 양에 큰 변화가 생긴다. 기온이 높을수록 더 많은 습기가 포함될 수 있는 것은 자연의 법칙이다.

 

지구 표면의 전체 평균 기온은 섭씨 약 14℃인데, 화성이나 목성처럼 대기에 수분이 전혀 없다면, 평균기온은 -18℃로 내려간다. 대기 중에는 이산화탄소나 수증기에 비해 질소와 산소가 훨씬 많지만 이들 두 기체는 적외선 에너지를 거의 흡수하지 않는다. 과학자들의 조사에 의하면 지구온난화에 미치는 각종 인자의 영향 순위는 다음과 같다.

 

1. 수증기 36~70%

2. 이산화탄소 9~26%

3. 메탄가스 4~9%

4. 오존 3~7%

 

 

위에서 수증기의 영향이 36~70%라고 했으나, 지구 표면의 열이 밖으로 나가는 것을 막아주는 구름의 영향까지 합친다면 66~85%는 될 것이라고 한다. 물이 이처럼 보온작용을 할 수 있는 것은 첫째로 적외선 에너지를 잘 흡수하는 성질 때문이고, 두 번째는 다른 물질에 비해 열을 흡수하여 오래도록 보존하는 특성(보온성)을 가졌기 때문이다. 물이 쉽게 끓지 않고 잘 식지도 않는 것은 보온성이 좋은 물질임을 나타낸다.

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지구 전체를 보온하는 물의 작용

 

세상의 물질은 온도가 내려가면 점점 수축하여 조금씩 무거워지는 성질이 있으며, 물도 마찬가지이다. 그러나 물은 4℃가 될 때까지는 수축하지만, 그 이하의 온도로 내려가면 오히려 부피가 팽창하여 가벼워지는 성질이 있다. 그러다가 0℃가 되면 고체 형태의 얼음으로 변한다. 이 얼음은 물보다 약 10분의 1 정도 가볍다. 얼음의 비중이 물보다 작은 성질 덕분에 호수와 바다는 표층만 얼어붙는다. 만일 얼음이 물보다 조금이라도 무겁다면, 그 얼음은 밑바닥으로 내려가 쌓일 것이고, 그렇게 되면 그곳은 물고기나 수생 동식물이 살 수 없는 환경으로 될 것이며, 깊이 가라앉은 얼음은 여름이 와도 녹기 어려울 것이다.

 

바다의 표면에서는 물 분자들이 끊임없이 공중으로 튀어나가 수증기로 변하고 있다. 이 수증기는 기류를 따라 공중으로 올라가 물방울이 된다. 태양이 강하게 비치는 열대 바다에서는 다른 곳보다 수증기가 더 많이 발생하여 구름이 된다. 구름은 이동하면서 지나가는 곳에 비를 뿌린다. 때로는 태풍이 되어 폭우를 쏟아 홍수를 일으키기도 한다. 이처럼 물은 수증기로, 물로, 얼음으로 잘 변하는 성질 덕분에 지구상에서는 기상변화가 일어나고, 이곳저곳으로 순환될 수 있다.

 

신문과 방송은 온실효과를 일으키는 주원인이 공장과 화력발전소, 자동차 등에서 배출되는 이산화탄소와 같은 온실가스라고 말하지만, 이상에서와 같이 지구의 기온 조절에는 물이 가장 크게 작용한다. 지구 전체에 있는 물은 약 14억km3인데, 이 정도의 양이면 지구를 약 3,000m 깊이로 덮을 수 있다. 

 

 

지구온난화에 미치는 태양의 영향은?