이산화 탄소는 열을 붙잡는데 산소와 질소는 왜 못 붙잡을까?

Why does CO₂ trap heat while oxygen and nitrogen don't?

공기 대부분을 차지하는 산소 · 질소는 땅의 열을 그냥 내보내는데, 왜 이산화 탄소는 그 열을 붙잡을까요?

무슨 일이 일어났나

기체 분자는 기타 줄처럼 저마다 정해진 «울림» 진동수(공명 진동수)에서만 떨리고, 그에 맞는 정해진 파장의 빛만 흡수하기 때문입니다(NOAA).

이산화 탄소 분자는 굽혀지며 떨 수 있어 파장 12~13 µm 보다 긴 열 적외선을 아주 세게 흡수하지만, 산소 · 질소는 땅이 내보내는 열 적외선을 그냥 통과시킵니다(NASA · NOAA).

가장 많은 온실 기체는 수증기인데, 수증기는 며칠 만에 응결해 대기에서 빠집니다(NOAA).

시뮬레이터의 두 막대는 열을 하나도 붙잡지 않는 대기(−18.0 °C)와 모두 붙잡는 한 겹 대기(30.2 °C)라는 두 끝의 단순 모형이고, 실제 지구 평균 약 15 °C 는 그 사이에 있습니다(NASA).

💡 생활 속 예시

  • 그네는 알맞은 박자로 밀 때만 높이 올라가듯, 기체 분자도 제 «울림» 진동수에 맞는 빛만 흡수합니다.
  • 열화상 카메라 화면에 사람과 벽이 다른 색으로 보이는 것은 물체마다 열 적외선을 내보내기 때문이고, 이산화 탄소는 바로 이런 열 적외선의 일부를 흡수합니다.

확인된 값

대기의 주성분 산소 · 질소는 땅이 내보내는 열(적외선)을 그냥 통과시킨다
통과 출처
이산화 탄소는 파장 12~13 µm 보다 긴 열 적외선을 아주 세게 흡수한다
12–13 µm 출처
기체 분자는 기타 줄처럼 제 «울림» 진동수(공명 진동수)에서만 떤다
공명 진동수 출처
이산화 탄소 분자는 굽혀지며 떤다
굽힘 진동 출처
흡수되는 빛은 정해진 파장 안의 것뿐이다
정해진 파장 출처
가장 많은 온실 기체는 수증기 (며칠 만에 응결해 빠진다)
수증기 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 지구시스템과학 · 강수 과정과 대기의 운동 [12지시03-01]

출처

이어서 보기

같은 단원 · 기후와 기후 변화

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① 시뮬레이터·그림: 직접 만듦

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② 사실·숫자: 공식 기관·교재

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③ 교육과정

2022 개정 과학과 교육과정과 영국·호주·일본 교육과정에서 그 내용이 어디에 나오는지 함께 적습니다.

④ 실시간 자료

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