이 실험에서 알아볼 내용

지표와 우주 경계의 에너지 흐름을 구분하며, 조건에 따라 달라지는 평형 온도를 비교하세요.

교과와 단원

교과서 연결: 비상교육 통합과학2 교사용 교과서 · II. 환경과 에너지. 개념을 설명하기 위해 별도로 만든 모형입니다.

탐구 질문과 해설

1. 반사율이 같을 때 대기의 적외선 흡수율을 높이면, 평형 지표 온도가 어떻게 변할까요?

대기가 지표로 다시 내보내는 적외선 에너지가 늘어 더 높은 지표 온도에서 평형을 이룹니다. 새 평형에서도 우주로 나가는 전체 복사 에너지는 흡수한 태양 에너지와 같아요.

2. 대기의 적외선 흡수율이 같아도 지구 반사율이 커지면 온도가 낮아지는 까닭은 무엇일까요?

우주로 반사되는 태양 에너지가 늘고, 지구가 흡수하는 태양 에너지가 줄기 때문입니다. 이 모형에서는 더 낮은 온도에서 들어오는 에너지와 나가는 에너지가 같아집니다.

모형의 가정과 실제 현상과의 차이

태양 복사 세기 1361 W/m²를 지구 전체 면적으로 평균하여 4로 나눈 단일 대기층 평형 모형입니다. 지표는 적외선을 완전히 방출하고, 대기는 태양 복사를 통과시키며 지표 적외선의 일부를 흡수하여 위·아래로 같은 양을 방출한다고 가정합니다. 지표 온도는 [1361×(1−반사율)/(4×σ×(1−흡수율/2))]의 네제곱근으로 계산하며 σ=5.670374419×10⁻⁸ W/(m²·K⁴)입니다. 대기의 태양 복사 흡수, 구름의 세부 효과, 대류, 증발과 지역 차이는 생략했습니다. 따라서 교과서의 실제 열수지 항목 전체를 재현하지 않습니다. 흡수율은 CO₂ 농도와 일대일 대응하지 않으며 결과는 실제 기후 예측이나 관측값이 아닙니다. 조건을 바꾼 뒤 충분한 시간이 지나 도달하는 새 평형 상태를 바로 보여 줍니다.

참고 자료

• UBC · 단일 대기층 에너지 평형 모형 ↗