대기

지구 대기의 총 질량은 약 5.15 × 10¹⁸ kg으로, 이 중 75% 이상이 지표면에서 11 km 이내의 대류권에 집중되어 있다. 대기는 고도가 높아질수록 밀도가 지수적으로 감소하며, 우주 공간과의 경계는 관례적으로 고도 100 km의 카르만 선(Kármán line)으로 정의된다.^[2]

대기의 존재는 지구를 소행성·유성체 충돌로부터 보호하고, 낮과 밤의 온도 차이를 완화하며, 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 온도 범위를 유지한다. 이러한 조건들이 지구상 생명체의 발생과 진화를 가능하게 했다.

건조한 공기의 부피 기준 주요 구성 성분은 다음과 같다.^[3]

실제 대기에는 수증기가 최대 약 4%까지 포함되며, 지역·계절·기상 조건에 따라 크게 변한다. 수증기는 구름·강수 등 기상 현상의 주역이자 주요 온실기체이다.

이산화탄소는 부피 비율로는 미미하지만 온실효과에서 핵심적 역할을 한다. 산업혁명 이전 약 280 ppm이던 CO₂ 농도는 2024년 기준 420 ppm을 초과하여, 광합성과 삼림 벌채 등 인위적 요인에 의한 기후 변화가 심화되고 있다.

대기는 온도 프로파일에 따라 여러 층으로 구분된다.^[2]

대기는 지구 환경에서 다양한 핵심 기능을 수행한다.^[1]

• 온실효과: 수증기, 이산화탄소, 메탄 등 온실기체가 지표에서 방출되는 적외선을 흡수·재방사하여 지표 평균 온도를 약 +33°C 높인다. 온실효과가 없다면 지구 평균 기온은 −18°C로 떨어질 것으로 추정된다.
• 자외선 차단: 성층권 오존층이 생명체에 유해한 UV-B·UV-C를 차단한다. 20세기 냉매 화합물(프레온 가스)로 인한 오존층 파괴는 국제 협약(몬트리올 의정서)으로 규제되고 있다.
• 운석 소각: 대부분의 유성체가 중간권에서 마찰로 소각되어 지표 충돌을 방지한다.
• 기상 및 수문 순환: 태양에너지와 지구 자전이 만들어 내는 대기 순환이 강수와 기온 분포를 결정한다.

원시 지구의 대기는 주로 수소와 헬륨으로 이루어진 1차 대기였으나, 태양풍에 의해 우주로 날아갔다. 이후 화산 폭발로 인해 수증기·이산화탄소·질소가 주성분인 2차 대기가 형성되었다. 약 27억~24억 년 전 남조류(시아노박테리아)의 광합성이 대규모로 진행되면서 산소가 대기에 축적되기 시작한 대산화 사건(Great Oxidation Event)이 발생했다. 이로 인해 성층권에 오존층이 형성되어 자외선을 차단하고 육상 생명체의 진화 기반이 마련되었다.^[5]

현대 산업화로 인해 대기 중 이산화탄소, 메탄, 산화질소 등 온실기체 농도가 급격히 상승하고 있다.^[1] 아마존 열대우림 등 주요 탄소 흡수원의 훼손과 삼림 벌채는 대기 중 CO₂ 증가를 가속하고 있다. 대기 오염 물질(미세먼지, 오존, 이산화황 등)은 인체 건강과 생태계에 직접적 피해를 유발한다. 남아메리카 등 개발도상국 지역의 급속한 산업화는 글로벌 대기 조성 변화에 기여하고 있다.

• 이산화탄소
• 광합성
• 아마존 열대우림
• 삼림 벌채
• 남아메리카

^[1] Britannica, "Atmosphere," Wwww.britannica.com(새 탭에서 열림)

^[2] NASA Earth Observatory, "Earth's Atmosphere," Eearthobservatory.nasa.gov(새 탭에서 열림)

^[3] Ritter, M.E., "Atmospheric Composition," Physical Environment (LibreTexts), Ggeo.libretexts.org(새 탭에서 열림)

^[4] "Atmosphere," National Geographic Education, Eeducation.nationalgeographic.org(새 탭에서 열림)

^[5] Choi, C.Q., "Earth's Atmosphere: Facts about our planet's protective blanket," Space.com, Wwww.space.com(새 탭에서 열림)