아직 지구 온난화가 문제 되기 전
아일랜드 물리학자 존 틴들은 대기물리 분야에서 여러 업적을 냈고
기체 내 가스들이 열을 흡수하는 정도가 다르다는 점에 착안하여 분자에 주목했고
후일 이산화탄소 분자가 적외선에 영향을 줘 온실 효과가 일어난다는 이론에 근간이 됐다.
노벨 화학상 수상자 스반테아레니우스는 지구가 받는 태양 복사량 그리고 방출하는 적외선량
대기의 투명도 차이 수증기와 Co2 등 종합적으로 고려해 온실 효과 방정식을 썼다.
스테판 볼츠만 법칙을 사용해 ln(P₂/P₁) = A(√C₂ - √C₁) 라는 식으로 계산했다.
P = 투과되는 에너지, C = CO₂ 농도, A = 흡수계수다.
일단 이산화탄소가 온실 효과를 일으키는 작동 원리는 이렇다.
1. 태양광(단파 복사)은 대기를 쉽게 통과해 지표면에 도달
2. 지표면은 이 에너지를 흡수했다가 적외선(장파 복사) 형태로 방출
3. 이산화탄소 분자는 이 적외선을 흡수하고 다시 사방으로 재방출
4. 이 과정에서 일부 열이 우주로 빠져나가지 못하고 대기에 갇힘
저 위 선구자들이 어느 정도 알아냈지만 결국 이산화탄소 분자의 진동이 원인이란 소리다.
이산화탄소 분자의 구성을 보면 중앙의 탄소(C)와 양쪽의 산소(O) 원자로 구성되어 있는데
이 구조가 특정 파장의 적외선과 강하게 반응한다.
특히 지구가 방출하는 열(파장 약 14-16마이크로미터)과 공명하기 때문이다.
한 분자의 CO₂가 하루에 수천 번의 열 흡수-방출 과정을 반복하기 때문에 지구 온난화가 일어난다.
질소(N₂)나 산소(O₂)는 이런 열 흡수 능력이 거의 없고 이산화탄소 분자는 대기 중 체류 시간이 길다
허나 이산화탄소는 대기 중 농도가 0.042 밖에 안된다.
체류 시간이 길더라도 그게 농도를 올리는건 아니다.
없어지는 것과 새로 만들어지는게 결국 어느정도 평형을 이뤄
1850년 부터 현재까지 대기 중 0.028에서 고작 0.042로 올랐을 뿐이다.
0.014 올랐을 뿐이다. 지구는 이토록 크며 되려 그간 질소나 산소는 각 78% 21%로 변화가 없었다
1850년은 우리에게나 긴 시간이지 억살의 지구에게 긴 시간은 못된다.
메탄은 0.0008에서 0.00019로 마찬가지로 이산화탄소만큼 증대하긴 했다
허나 78%와 21%를 차지하는 산소는 비중이 제일크며 아르곤도 0.93으로 비중이 크다
아르곤은 1850년이래 현재까지 변화가 없이 0.93이다. 아르곤은 지구 대기에 영향을 주지 못햇다.
그러므로 아르곤은 온난화와 큰 관계를 주장할 수는 없다.
다시 이산화탄소 분자를 보자 이 녀석이 무슨 작용을 해서 지구의 온도를 올릴까?
이산화탄소 분자는 굽힘 진동,대칭 신축 진동,비대칭 신축 진동을 하며
다른 분자와 충돌, 에너지 교환, 운동 방향 변경, 운동 에너지 변경 등으로 상호 작용한다.
특이한 점은 이 분자는 15μm 파장대의 적외선과 더욱 상호 작용이 크단 거다.
지구의 생명의 원천인 열을 주는 태양은 자외선의 형태로, 가시광선의 형태로 지구에 도달한다.
이것은 지표면을 데워지게 하며 이후 적외선을 방출시킨다. 바로 우주에 다시 방출시켜 돌려준다.
어느 과학 소설가가 지구는 아직 태양 에너지도 제대로 활용 못하는 문명이라 하는데
실제로 우린 에너지를 돌려주고있다.
적외선은 주로 15μm 파장대 적외선인데 이게 대기중의 이산화탄소와 만나면 상호작용을 시작한다.
이게 97% 과학자가 원인이라 지목하는 온실 효과다.
대기 중 Co2는 지구에서 방출된 15μm적외선을 흡수해서 진동에너지로 변환시키고
진동 에너지가 다시 적외선으로 변환되며 원래 우주로 가야하는 위쪽의 에너지를
무작위로 산란시킨다. 즉 아래도 될 수 있고 옆도 될 수 있다.
우주로 나가야 할 에너지가 다시 방향을 바꾸게 되고 이 과정이 지연, 방해된다.
일단 수학적 추론을 이렇다.
지구로 들어오는 에너지는 이렇게 계산해보자.
태양 상수: 약 1361 W/m², 지구 단면적: πR² (R=지구반경), 반사율: 약 0.3, 실제 흡수: 1361 × πR² × 0.7
나가는 에너지는
지구 표면적: 4πR², 평균 방출: 240 W/m², 총 방출: 240 × 4πR²
CO₂ 영향을 계산해보면 대기 중 CO₂: 0.042%이고, 즉 한번 CO₂와 만날 확률: 0.00042다.
15μm 부근 적외선 흡수-재방출은 우주 방향 50, 지구나 측면 방향 50으로 가정한다.
반사율 0.3은 전지구 평균값이며, 태양 상수는 SORCE, TSIS-1 등 위성으로 지속 관측해서 ±0.5 W/m² 오차범위로 거의 정확하다.
지구 방출 에너지도 위성에서 측정한 실제 값이다.
적외선 흡수 재방출 방향은 50:50은 너무 단순한 가정이고 실제 데이터가 없으므로 가정임을 재차 명시해둔다.
일단 계산해보자. 지구의 온도를 1도 올리는데 얼마나 많은 이산화 탄소의 W/m²이 필요할까?
지구 방출 에너지가 240 W/m²고 CO₂와 한번 만날 확률은 그 농도대로 0.00042
50:50 재방출 가정하면 우주로 직접 나가는 양은 239.9 W/m²
CO₂와 만나는 양은 0.1 W/m² 이며, 이중 우주방향: 0.05 W/m², 지구/측면방향: 0.05 W/m²
하지만 스테판 볼츠만 법칙에 따라. 1°C = 1K 상승에 약 4-5 W/m²가 필요하다.
계산 오류다.
0.05 W/m²로는 1°C 상승을 설명 못한다.
왜 이런걸까? 산업 혁명이래 1850년부터 지금까지
지구의 기온은 1.1~1.2°C 상승했고 이산화탄소 농도는 0.028에서 0.042으로 변했으므로
이산화탄소, 즉 산업화를 지구 온난화의 원인으로 지목했지만. 0.042인 현재 조차도
지구의 온도를 올리기 위해 턱없이 부족하다.
실제로 우리는 아직 정확한 메커니즘을 모른다. 과학자들은 더 정확한 과학적 이해와 연구를 위해 노력하고 있다.
만약 이 허점을 메우려면 이산화탄소 분자가 다른 분자보다 100배 더 운동하면 된다.
그래야 현재 효과: 0.05 W/m²를 필요 에너지: 4.8 W/m²로 갈 수 있으니까.
그런데 열적 평형상태에서 한 분자만 100배 더 운동?
다른 분자들과 충돌로 에너지 바로 분산된다.
이게 사실이면 대기 중 특정 지역이 극도로 뜨거워져야 하지만
하지만 그런 현상은 관측 안됐다.
다른 99.958% 분자들과 계속 충돌하는 상태에서 100배의 운동에너지를 유지 불가능하단 건 고등학생도 안다.
이 수학적 계산의 근거들이 합당한 근거를 가지고 있단건 실제로 계산해보거나
우주 상수 등 근거 자료가 틀리지 않았음을 검증하면 알 수 있다.
이제 우리가 아는 사실은 하나다.
현재 관측된 온도 상승을 CO₂의 온실효과로만 설명하기는 물리적으로 어렵다.
현재 인간이 지구 온난화를 만든다는 이론엔 허점들이 너무 많다.
괜히 미국이 파리 기후 협약에서 탈퇴했었고 전 정권에서 Scott Pruitt 환경보호청(EPA) 청장이나
Rick Perry 에너지부 장관, Ryan Zinke 내무부 장관 등 수많은 영향력 있는 인사들이
인간이 지구 온난화를 만든다는 가설에 회의론을 들고 온게 아니다.
해수면 상승 또한 자연적인 현상이며 조선시대엔 지금보다 해수면이 높았다.
삼국시대의 지도는 지금과 완전히 다르다.
그린란드 빙상은 110만년 전엔 녹색 툰드라였으며
우리는 중세 온난기와 이미 근대 소빙하기를 겪었다.
유럽의 대부분의 중세 온난기에 20세기 초보다 섭씨 1.008도~2.016도 더 따뜻했다.
1940~1975까지 우리는 산업화를 맹렬히 진행중인데도 온도가 내려가던 시기가 있었다.
에어로졸이나 지구 태양 활동의 변화 등 여러 이유를 대서 설명하고 있지만
당시 대중의 반응을 봤을 때 우리가 얼마나 기존의 믿음이 빠르게 바뀌는 시대에 사는지 알 수 있다.
인간이 만든 지구 온난화를 떠받들기 위해 2023년 기준 1조달러의 돈이 그린본드로 움직이고 있다.
인간이 만든 지구 온난화 가설이 사라지면 1조 달러의 돈을 잃는 국제 자본 세력이 있다.
이 돈은 탄소 절감을 위해 걷히는 전세계적인 세금과도 같다. 지금 이 글을 보는 당신도 간접적으로 부담하고 있다.
과학자들의 숫자로 밀어붙이는 97% 지지라는건 인간에 의한 지구 온난화 가설에 밖에 쓰이지 않는다.
뇌 과학자가 지구 온난화를 지지하니 대중도 지지해야 한다는 헛소리를 공공연히 떠드는게 97% 지지다.
어떻게 사실이 숫자에 의해 결정된단 말인가? 과학적 사실도 이젠 투표로 결정하는가?
2009년 "클라이밋게이트" 사건으로 IPCC의 부정이 드러났다.
일부 과학자들은 데이터를 선택적으로 사용했고 통계 처리를 부정확하게 했다.
특정 연구결과 배제했을 가능성이 있으며 동료 평가 과정의 객관성에 문제가 있었다.
해킹이 아니었으면 드러나지 않았을 일이다.
사람들은 지금의 온도 상승이 가장 급격하다 하지만 산업시대는 커녕 만 이천년 전에 가장 급격한 상승이 있었다.
영거 드라이아스(Younger Dryas) 종말기에 그린란드 빙하코어 데이터에 따르면
10년 이내의 매우 짧은 기간 동안 그린란드 지역의 경우 약 10±4℃ 정도의 급격한 온도 상승이 있었다.
그런데도 왜 사람들은 이 사실을 다른 사람들이 모르게 전혀 알리지 않는걸까?
사람들은 빙하 코어 속 이런 데이터를 보면서 상관 관계를 찾아보지만.
하지만 이것이 인과관계를 규명한게 아니다. 물리적 메커니즘은 여전히 불명확하며
CO₂는 원인이 아니라 결과일 수 있다.
트럼프는 이렇게 말했다.
What you're seeing and what you're reading is not what's happening
당신이 보고 읽는 것이 실제로 일어나는 일이 아니다.
그는 종종 히틀러와 비견된다. 우리는 기존 질서를 유지하기 위해 생각을 통제 받는다.
당신이 국제 자본의 이익에 종사하기 위해 생각을 검열 당해 그 돈을 지켜줄 이유는 없다.
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