The greenhouse effect is important. Without the greenhouse effect, the Earth would not be warm enough for humans to live. But if the greenhouse effect becomes stronger, it could make the Earth warmer than usual. Even a little extra warming may cause problems for humans, plants, and animals.
Have you ever seen a greenhouse? Most greenhouses look like a small glass house. Greenhouses are used to grow plants, especially in the winter. Greenhouses work by trapping heat from the sun. The glass panels of the greenhouse let in light but keep heat from escaping. This causes the greenhouse to heat up, much like the inside of a car parked in sunlight, and keeps the plants warm enough to live in the winter.
The Earth’s atmosphere is all around us. It is the air that we breathe. Greenhouse gases in the atmosphere behave much like the glass panes in a greenhouse. Sunlight enters the Earth’s atmosphere, passing through the blanket of greenhouse gases. As it reaches the Earth’s surface, land, water, and biosphere absorb the sunlight’s energy. Once absorbed, this energy is sent back into the atmosphere. Some of the energy passes back into space, but much of it remains trapped in the atmosphere by the greenhouse gases, causing our world to heat up.
The greenhouse effect is the rise in temperature that the Earth experiences because certain gases in the atmosphere(water vapor, carbon dioxide, nitrous oxide, and methane, for example) trap energy from the sun. Without these gases, heat would escape back into space and Earth’s average temperature would be about 60ºF colder. Because of how they warm our world, these gases are referred to as greenhouse gases.
…………………………………………………………..
Greenhouse gas와 effect의 관련된 문제들이 이슈가 되고있다. 얼마 전, 남극에서 부러진 빙하가 뉴질랜드를 지나갔다. 과학과목과 사회과목(Social Studies)에서 선생님들마다 Greenhouse gas에 대해서 수업을 했고 주변의 많은 학생들이 질문을 해왔다. 환경문제에 대한 개선책으로 국가들마다 좋을 해결책을 위해 과학자들을 닥달하고 있다. 앞으로는 모든 과학분야의 초점이 환경문제에 쏠릴거라는 예측도 있다. 생활의 편리함과 깨끗한 자연을 위해 과학의 기술이 발전되야만 한다는게 해결책인데.. 앞으로 얼마나 시간이 걸릴지와, 얼마의 시간이 우리에게 주어졌는지는 의문이다. ‘Naver’에 얼마전 업로드한 내용을 옮겨적어 본다.
…………………………………………………………..
2009년 12월에 덴마크 코펜하겐에서는 UN 기후변화회의 제15차 당사국 총회가 열린다. 이 회의에서는 2013년 이후 각국에서 실시할 온실 가스 감축 수준과 방식을 결정할 예정이다. 이보다 앞서 1997년에 일본 교토에서 열린 제3차 당사국 총회에서는 ‘기후변화에 관한 UN 규약의 교토 의정서(약칭 교토 의정서(Kyoto Protocol))’가 채택되었고, 2005년부터 발효되었다. 교토 의정서는 온실 효과를 보이는 6종의온실 가스의 배출량 감소 목표치를 정하고 있는데, 2008년~2012년 사이에 선진국의 전체 온실 가스 배출량을 1990년 대비 최소한 5.2%를 감축할 것을 목표로 하고 있다. 대한민국은 2002년에 이 조약을 비준하여, 온실 가스 배출량의 감축 의무를 지게 되었다.
온실 가스는 지구의 복사열인 적외선을 흡수하여, 지구로 다시 방출하는 기체를 말한다
온실 가스는 대기권에 존재하는 기체 중에서 지구의 복사열인 적외선을 흡수하여, 지구로 다시 방출하는 특성을 갖는 기체를 일컫는 말이다. 온실 효과를 보이는 주요 기체와 이의 대기 중 농도는 수증기(H2O: 약 1%), 이산화탄소(380 ppmv), 메탄(1.8 ppmv), 산화이질소(0.3 ppmv), 오존(O3: 0~0.7 ppmv) 등이다. 여기서 ppmv는 부피 백만분율을 나타낸다. 이들 기체 중 온실 효과에 대한 기여도는 수증기가 약 60%, 이산화탄소가 약 25%, 그리고 메탄이 약 7%로 알려져 있다. 이외에도 여러 플루오르 화합물 기체가 비록 농도는 낮지만 온실 효과에 기여한다. 이들 기체가 대기 중에 존재하지 않으면, 지구는 복사 냉각에 의해 지금보다 평균 온도가 대략 33 oC 낮아질 것으로 파악되고 있다. 따라서 온실 가스는 지구를 따뜻하게 유지해주는 역할을 한다. 대기 중에 온실 가스가 없으면, 밤과 낮의 온도 차이가 너무 커서 현재 존재하는 지구의 생물체 중 많은 수가 생존하기 어려워질 것이다. 그러나 이들의 과다 배출이 지구 온난화를 초래함으로써 빙하가 녹아 해수면이 상승하고, 생태계가 변하고, 각종 기후 이변을 가져다 주어 국제적 협약으로 이들의 배출량 감축을 추진하고 있다.
메탄과 플루오르 화합물의 배출도 지구 온난화에 크게 기여하고 있어, 교토 의정서에는 이들을 감축대상 온실 가스에 포함시켰다. 메탄은 이산화탄소보다 분자당 10배 이상 큰 온실 효과를 보인다. 산업혁명 이전에 비해 대기 중 메탄 농도는 150% 증가하였다. 가축의 방귀 및 축산 분뇨, 논, 쓰레기 매립장, 도시 가스의 누출 등이 주된 메탄 가스의 발생원이다. 염화 플루오르화 탄소화합물(CFC)은 냉장고, 에어컨 등의 냉매로 사용되어 왔다. 다른 여러 가지 플루오르 화합물 기체도 소화기나 스프레이 분사체 등의 산업 용도로 사용되어 왔다. 이들은 산업혁명 이전에는 없던 새로운 온실 가스이다.
왜 질소와 산소 기체는 온실 효과를 보이지 않는가?
지구 대기는 질소가 78.1%, 산소가 20.1%, 그리고 아르곤이 0.9%이다. 이들의 농도는 이산화탄소의 0.038%(380 ppmv)보다 월등히 높다. 하지만, 질소, 산소와 아르곤 기체는 적외선을 흡수하지 않아 온실 효과를 보이지 않는다. 이는 1850년대 말에 실험으로 증명되었으며, 20세기 초반에는 분광학적으로 설명되었다. 약 300K(27 oC)인 지구는 흑체 복사의 법칙에 따르면 복사광의 최대 세기의 파장이 약 10μm인 적외선을 방출한다. 따라서 온실 효과를 보이는 기체는 적외선을 흡수할 수 있어야 한다. 분자가 적외선을 흡수하면 진동에너지가 높아지게 되는데, 모든 분자가 적외선을 흡수하는 것은 아니다. 적외선을 흡수하여 진동에너지 상태가 변하기 위해서는 진동할 때 분자의 쌍극자 모멘트가 변해야 하는데, 질소와 산소는 같은 원자로 구성된 이원자 분자로 진동할 때 쌍극자 모멘트가 변하지 않아 적외선을 흡수할 수 없다. 아르곤은 단원자 분자로 진동에너지가 없어 역시 적외선을 흡수하지 않는다. 반면에 이산화탄소와 메탄은 비록 쌍극자 모멘트가 없는 비극성 분자이나, 이들 분자의 진동 방식 중 일부에서는 진동할 때 쌍극자 모멘트가 변하기 때문에 적외선을 흡수하고, 따라서 온실 효과를 나타낸다.