행성의 온실효과(greenhouse effect)는 행성의 대기가 모든 파장의 에너지를 균등하게 흡수하지 않기 때문에 나타나는 현상입니다. 특정 파장 영역의 에너지를 더 잘 흡수하는 이러한 현상을 선택 흡수(selective absorption)라고 합니다. 예를 들어, 대기 중의 수증기나 이산화탄소와 같은 기체들은 가시광 근방의 짧은 파장 영역의 복사에너지는 잘 투과시키는 반면 적외선 근방의 긴 파장 영역의 복사에너지는 쉽게 통과시키지 않습니다. 이러한 선택 흡수의 결과로 행성의 온도가 상승하는 현상을 온실 효과라고 하며, 선택 흡수를 일으켜 온실 효과를 유발하는 기체를 온실 기체(greenhouse gases)라고 합니다.

 

 

선택 흡수가 어떻게 행성의 온도를 상승시키는지 알아보겠습니다. 태양은 가시광 근방의 짧은 파장 영역에서 가장 많은 복사에너지를 보내옵니다. 태양복사에너지 중 긴 파장 영역의 에너지가 행성 대기 속의 온실 기체에 흡수되기는 하지만, 그 이외의 파장 영역에서 상당히 많은 에너지가 행성의 표면에 도달합니다. 하지만, 행성의 표면이 방출하는 에너지는 긴 파장 영역에 국한되어 있습니다. 행성이 방출하는 긴 파장 영역의 에너지는 대부분 온실 기체에 의해 흡수됩니다. 태양 에너지의 상당 부분이 행성의 표면에 도달하지만 행성의 표면이 내놓는 에너지는 행성을 벗어나기 어렵게 되므로 행성 표면의 온도는 상승합니다. 이것이 온실 효과에 의하여 행성의 표면 온도가 상승하는 원리입니다. 하지만, 행성의 표면 온도는 계속 상승하지는 않습니다. 행성 표면의 온도가 상승하면 행성이 방출하는 에너지량이 증가하기 때문에 결국 행성의 표면이 흡수하는 에너지량과 방출하는 에너지량이 같아져 복사 평형(또는 복사 교환 평형, radiative exchange equilibrium)에 도달하기 때문입니다.