에너지 평형










지구 복사 에너지



우리는 위에서, 지구는 태양으로부터 에너지를 받은 만큼 우주로 방출하며, 이것을 에너지평형이라고 부른다는 것을 배웠다. 그렇기 때문에 지구의 온도는 약 15℃로 유지되고 있는 것이다. 이처럼 받은 에너지만큼 내보내는 물체를 흑체라고 하며, 각 흑체는 에너지를 자신의 온도에 맞는 빛의 파장으로 내보내고 있다. 지구는 약 288K(켈빈온도)의 온도로, 파장이 긴 장파-적외선-를 주로 내보내고, 태양은 온도가 약 6000K이기 때문에 주로 파장이 짧은 단파를 내보낸다. 지구에 들어온 태양 복사 에너지는 대기에 흡수되기도 하고, 반사되기도 하면서 지표면에 도달하기 때문에 실제로 지표면이 받는 태양 복사 에너지가 들어온 전체 양은 아니다. 이것은 위의 그림 지구 에너지 수지 모식도를 살펴보면 알 수 있다.

[응용발전]



태양 복사의 스펙트럼
표면에서 방출된 태양 복사 에너지는 우주 공간을 통과하여 지구에 도달한다. 위의 그림은 태양 복사 에너지의 파장에 따른 분포를 나타낸 태양 복사 스펙트럼이다. 그림에서 볼 수 있듯이 태양 복사에는 가시광선 외에도 γ선, X선, 자외선, 적외선, 전파 등이 포함되어 있다.

태양 상수
복사 에너지를 대기권 밖에서 측정해 보면 태양 광선에 수직한 단위 면적 1㎠에 1분 동안에 2cal이다. 이를 태양 상수라고 한다. 지구 전체가 받는 태양 복사 에너지는 지구의 단면적에 태양 상수를 곱한 값이 된다. 그런데 지구가 자전하면서 태양 에너지는 지구의 전 표면에 골고루 분산되므로, 지표면이 1분 동안에 받는 평균적인 태양 복사 에너지의 양은 위의 값을 지구의 표면적으로 나눈 것과 같다. 즉, 지구의 반지름을 R이라고 하면
2cal/㎠·min·(3.14×R2)/(4×3.14×R2) = 0.5cal/㎠·min 이 된다.