안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
지구의 평균 기온이 일정한 범위 내에서 유지되는 이유는 지구에 흡수되는 태양 복사 에너지의 양과 지구가 우주로 방출하는 지구 복사 에너지의 양이 동일하게 복사 평형을 이루고 있기 때문입니다.
지구로 도달하는 태양 복사 에너지 중 약 30%는 대기, 구름, 빙하 등에 의해 우주로 곧바로 반사되고 나머지 약 70%만이 지구 대기와 지표면에 흡수되어 지구를 데웁니다. 데워진 지표면과 대기는 흡수한 에너지만큼 적외선 형태의 지구 복사 에너지를 외부로 방출하는데, 물체는 온도가 높을수록 더 많은 복사 에너지를 방출합니다. 만약 지구의 기온이 상승하면 방출하는 지구 복사 에너지의 양도 늘어나 기온이 다시 내려가고, 반대로 기온이 떨어지면 방출량이 줄어들어 기온이 다시 올라가면서 일정한 평형 상태를 유지하게 됩니다.
지구에 대기가 전혀 없다면 지구의 복사 평형 온도는 약 -18℃ 수준에 불과하지만 지구 대기 속 온실가스가 지표에서 방출된 적외선 복사 에너지를 일시적으로 흡수했다가 지표로 다시 방출합니다. 이런 온실효과 덕분에 지구는 생명체가 살기 적합한 평균 약 15℃의 적정 기온대에서 전체적인 복사 평형을 유지하게 됩니다.
결국 지구는 대기를 통해 열을 한 번 가두어 적정 온도를 형성한 상태에서, 들어오는 에너지와 나가는 에너지의 총량을 같게 맞추는 형태로 평균 기온을 일정하게 유지하고 있습니다.