지구 생명체의 보호자, 지구의 대기
지구 생명체의 보호자, 지구의 대기
  • 고병진 교사(홍익교원연합 회장)
  • k-spirit@naver.com
  • 승인 2019.07.22 07:56
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[칼럼] 고병진 교사( 홍익교원연합 회장)

지구에서 생명체가 살아가는 데 가장 필요한 것이 무엇일까. 그것은 바로 에너지이다. 지구에 사는 대다수 생물의 에너지 근원은 태양에서 온 태양복사 에너지이다. 그래서 흔히 ‘생물은 해(태양)를 먹고 산다’라고 하였다. 지구 생명체가 지구에서 태양에너지를 사용하기 위해서는 공기와 물이 반드시 필요하다. 광합성으로 영양소를 만들고 호흡으로 사용할 에너지로 바꾸는 화학반응에 관여한다. 이러한 과정이 곧 태양에너지를 활용한 생명 작용이요, 좋은 공기와 좋은 물을 마실 수 있는 환경이 건강하고 행복한 삶의 기본 요건인 것이다.

고병진 교사(홍익교원연합 회장)
고병진 교사(홍익교원연합 회장)

 

지구시스템의 공기의 영역을 기권 또는 대기권이라 한다. 대기는 지구를 둘러싸고 지권과 수권을 품고 있으며, 인류의 활동 공간이자 지구 생명체를 지켜주는 방패이다. 지구시스템 전체를 하나로 연결시켜 주고 함께 어우러지게 하는 지구 생명체의 보호자 역할을 하고 있다. 우리는 대기 속에서 대기의 변화에 민감하게 반응하며 살아가는 지적 생명체이다. 지구 대기에 관한 이해와 성찰을 통해 인류의 삶을 뒤돌아보며 우리 안에 존재하는 전체와 연결된 하나의 세상을 보는 지혜의 눈을 깨워보자.

지구 대기는 질소, 산소, 아르곤, 이산화탄소 등의 기체 상태의 분자로 구성되어 있다. 대기권의 높이는 대략 1000km 정도로 추정하며, 지상 약 100km 까지는 각 공기의 성분비는 균일하다. 공기의 밀도와 기압은 지표면으로부터 위로 갈수록 급격히 낮아진다. 대기권은 높이에 따른 온도의 변화를 기준으로 대류권, 성층권, 중간권, 열권의 4개의 권역으로 구분한다.

대류권은 태양복사에너지 중 가시광선 영역에 의해 지표면이 가열되고 이 과정에서 흡수한 에너지를 적외선의 형태로 방출하는 데 이 지구 복사에너지의 흡수량에 의해 위로 갈수록 기온이 낮아진다. 이로 인해 공기의 대류가 발생하고 수권과의 상호작용으로 바람과 강수현상 등 날씨의 변화가 일어난다. 대류권의 가장 아랫부분인 지상 부근에는 우리가 살아가는 데 필요한 적당한 온도와 산소가 풍부하지만 조금만 위로 올라가면 생물에게는 불편한 환경을 만나게 된다. 우리는 대류권에서 발은 지면을 딛고 몸과 머리는 공기 속에서 안정된 삶을 살아간다.

현재 지구의 육상 환경은 생명체가 살기에 최적화된 상태에 있다. 하지만 지구의 육지에 생물이 살기 시작한 것은 지금으로부터 약 4억 년 전이 된 시점이다. 이러한 변화는 지구 대기의 오랜 진화 과정에서 대기의 조성 변화와 오존층의 생성에서 비롯된다. 지구 초기 가장 많았던 이산화탄소(CO2)는 해수에 녹아 침전되어 석회암으로 변하였으며 현재는 대기 전체 중에 약 0.3% 정도로 줄게 되었다. 그리고 대기 중에 없었던 산소는 바다에서 광합성 생물의 출현으로 광합성의 결과 발생한 산소가 해수와 대기 중에 공급되어 풍부한 산소를 제공하였다. 이 과정에 성층권에서는 대기 중의 산소(O2) 중 일부가 태양으로부터 오는 자외선을 흡수하여 오존(O3)을 생성하고 이로 인해 지상에 도달하는 자외선의 양이 급격히 줄어들면서 육상에 생물이 살 수 있는 환경을 제공한다. 한편 이산화탄소와 대기 중의 수증기는 지구에서 방출하는 지구복사에너지의 일부를 흡수하여 지상으로 되돌려 주는 온실효과로 온도를 적절하게 유지하는 역할을 한다.

지구시스템에서 가장 중요한 대기의 역할 중 하나는 지구 대기 대순환과 물질의 순환을 통한 지구에너지의 평형을 유지하는 것이다. 지구를 둘러싸고 있는 공기는 끊임없이 움직인다. 지구 전체적으로는 저위도의 남는 열에너지를 고위도로 수송하고, 고위도 지방의 차가운 공기를 저위도로 이동하게 하여 각 지방마다 연평균기온이 일정하게 유지될 수 있도록 조절한다. 이 과정에서 거대한 세 개의 순환 세포가 형성되고 지상에는 일정한 방향의 바람이 형성되는데 이것이 무역풍, 편서풍, 극동풍이다. 연중 거의 일정한 방향으로 부는 세 바람의 영향으로 해양에는 해류에 의한 순환이 일어나고, 대기에는 온대 저기압과 열대 저기압 등의 다양한 대기 순환을 통해 열에너지 평형 상태를 유지하게 되는 것이다.

지구 대기는 순환과정에서 기온과 기압, 수증기량 등의 변화에 따라 단기간의 날씨 변화와 장기간의 대기의 상태에 따른 기후 변화가 발생한다. 대기 중에 사는 우리는 기온, 기압, 습도의 변화와 바람에 민감하게 반응한다. 대기와 인체 사이의 상호작용은 개인의 몸과 마음의 상태에 영향을 주며, 건강하고 행복한 삶에 미치는 중요한 요인이 된다. 현재 인류는 산업화와 정보화 과정에서 지구 대기에 부정적인 영향을 주었고, 그 영향은 바로 인류의 건강과 행복에 나쁜 영향으로 돌아오고 있다. 전 세계적으로 대기오염에 의한 피해가 심각하고, 기상이변이 속출하고, 지구 온난화, 사막화 등의 기후변화로 인류와 지구 생태계에 심각한 고통과 생존의 위협을 받고 있다.

‘숨만 잘 쉬어도 건강하고 행복해진다’고 한다. 날숨과 들숨이 고르고 세포 호흡으로 온몸의 세포까지 고르게 에너지가 잘 유통되면 기분이 좋아지고 마음이 평화로워진다. 호흡은 나와 대기와의 교류이며 태양에너지를 통해 나의 생명력을 높이고 의식을 확장하여 세상 모든 것과 소통하는 교류활동의 과정인 것이다. 대지에 두 발을 딛고 가슴을 활짝 열고 대기와 호흡하며 ‘지구 환경 회복과 인류 평화’의 대의를 품고 미래를 향해 함께 가기를 청해 본다.

 

 

* 본 칼럼은 본지의 편집방향과 관련이 없습니다.

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