태양 복사와 지구 복사
태양과 지구는 모두 복사로 에너지를 내보내지만, 태양은 짧은 파장, 지구는 긴 파장의 복사를 주로 내보내요. 대기를 이루는 기체들은 특정한 파장의 복사만 골라 흡수해요. 어떤 기체가 어떤 파장을 흡수하는지, 오존층과 온실 효과가 없다면 지구는 어떻게 될지 3D로 확인해 보세요.
2022 개정 교육과정지구시스템과학 강수 과정과 대기의 운동 · 태양 복사와 지구 복사, 대기의 선택적 흡수와 온실 효과, 지구 생명체 존재 조건, [12지시03-01][통합과학2 환경과 에너지 · 태양 복사와 지구 복사, 온실 효과와 연계][지구과학 별의 물리량 · 흑체 복사 법칙과 연계]
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이하은T 과학 실험실
보기
그래프
태양 표면 온도
지구 표면 온도
보내는 복사
파장
바로 가기
대기 속 기체
빠르기
만약 지구가
어느 기체가 흡수할까요?
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파장에 따른 복사 에너지 세기
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태양 복사지구 복사
대기에 의한 흡수율
그래프를 누르면 그 파장의 복사를 보내요 · 흡수율 1은 모두 흡수, 0은 모두 통과예요
산소 · 오존수증기이산화 탄소메테인
평균 기온과 지표에 닿는 자외선
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함께 보면 좋은 실험: 지구 온난화 (온실 효과와 지구 열수지) · 외계 행성 탐사 (생명 가능 지대) · H-R도 탐구 (별의 표면 온도와 흑체 복사)
복사
전자기파로 에너지를 전해요
- 물체는 온도에 따라 전자기파로 에너지를 내보내요
- 매질이 없는 우주 공간에서도 전달돼요
- 온도가 높을수록 더 짧은 파장에서 가장 센 복사를 내요
태양 복사
짧은 파장 (단파 복사)
- 표면 온도가 약 5800 K인 태양이 내보내는 복사예요
- 자외선부터 적외선까지 넓게 퍼져 있고 가시광선 영역에서 가장 세요
- 최대 에너지 파장은 약 0.5 µm예요
지구 복사
긴 파장 (장파 복사)
- 지구는 흡수한 태양 복사 에너지만큼 우주로 다시 내보내요
- 온도가 낮아 거의 모두 적외선이에요
- 최대 에너지 파장은 약 10 µm예요
선택적 흡수
기체마다 흡수하는 파장이 달라요
- 산소 · 오존: 자외선
- 수증기 · 이산화 탄소 · 메테인: 적외선(온실 기체)
- 온실 기체는 지구 복사를 흡수했다가 다시 내보내 지표를 따뜻하게 해요(온실 효과)
대기의 창
잘 흡수되지 않는 파장
- 가시광선은 대기를 거의 그대로 통과해 지표에 닿아요
- 약 8~12 µm의 지구 복사는 대부분 흡수되지 않고 우주로 빠져나가요
- 이 파장 영역을 대기의 창이라고 해요
생명체 존재 조건
지구가 특별한 까닭
- 생명 가능 지대에 있어 액체 상태의 물이 있어요
- 오존층이 해로운 자외선을 막아 줘요
- 알맞은 온실 효과로 평균 기온이 약 15 °C예요
- 지구 자기장, 달 같은 조건도 도움이 돼요
생각해 보기
- ① 탭에서 태양 복사와 지구 복사의 최대 에너지 파장을 비교해 보세요. 두 복사를 각각 단파 복사, 장파 복사라고 부르는 까닭은 무엇인가요?
- ① 탭에서 태양 표면 온도를 높이거나 낮추면 그래프가 어떻게 바뀌나요? 온도와 최대 에너지 파장은 어떤 관계인가요?
- ② 탭에서 오존이 흡수하는 파장과 이산화 탄소가 흡수하는 파장은 각각 어느 영역인가요?
- ② 탭에서 ‘태양 복사 전체’와 ‘지구 복사 전체’를 보내 보세요. 어느 쪽이 대기를 더 잘 통과하나요? 그 까닭을 기체의 흡수와 관련지어 설명해 보세요.
- 대기의 창이 없다면 지구의 기온은 어떻게 될까요? 대기의 창에 해당하는 파장에서 흡수하는 기체가 늘어나면 어떤 일이 생길까요?
- 흐린 날 밤이 맑은 날 밤보다 덜 추운 까닭을 지구 복사와 관련지어 설명해 보세요.
- ③ 탭의 상황들 가운데 생명체가 살기 가장 어려운 것은 무엇인가요? 오존층, 온실 효과, 물을 근거로 설명해 보세요.
- 금성은 지구보다 태양에서 더 멀리 떨어진 것처럼 행동하는(햇빛을 많이 반사하는) 행성인데도 표면이 훨씬 뜨거워요. 그 까닭은 무엇일까요?