지구과학 · 해양·기후·물 순환 / 원리와 탐구
반사율·온실 효과와 복사 평형 실험 해설
지구가 흡수하는 태양 에너지와 밖으로 내보내는 적외선 에너지의 균형은 온도와 연결됩니다. 태양 복사·반사율·적외선 흡수율·열용량을 바꾸며 평형 온도와 도달 과정을 비교합니다. 최종 온도를 바꾸는 조건과 변화에 걸리는 시간을 바꾸는 조건을 구분해 보세요.
어떤 원리인가요?
반사율이 크면 흡수 일사가 줄어요. 대기가 적외선을 흡수·재방출하면 평형 지표 온도는 높아져요.
핵심 관계
Te=[S(1−α)/(4σ)]¼ · Ts=Te·[2/(2−ε)]¼
이렇게 관찰해 보세요
- 260 K에서 시작해 1200일을 계산해요. 온도 곡선과 에너지 화살표를 보고 유입·유출 차가 줄어드는지 살펴봐요.
- ε=0.78과 ε=0을 실행·기록해 유효 복사 온도와 지표 온도를 구별해요.
- 일사량을 유지하고 ε, 반사율, 열용량을 각각 하나씩 바꿔 기록해요. 곡선의 끝과 기울기를 함께 비교해요.
결과를 읽는 기준
열용량만 높이면 충분히 오래 기다린 평형 온도는?
평형은 흡수 일사와 우주로 나가는 장파 복사가 같을 때예요. C는 dT/dt만 바꾸므로 최종 온도는 바꾸지 않아요.
모형의 범위와 한계
적외선만 흡수하는 1층 대기의 복사 평형 모형이에요. 대기는 순간 복사 평형, 지표는 일정 열용량으로 RK4 적분해요. ε를 특정 CO₂ 농도에 대응시키지 않아요. 구름·대류·수증기 피드백과 실제 기후 예측은 제외해요.