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지구과학 일반
2013.09.07 22:19

온실효과 질문 2..

조회 수 8083 추천 수 0 댓글 4
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분자는 원자가 결합된 것으로, 분자 속에서 원자가 회전 및 진동운동을 하는데 회전주기와 진동주기는 양자화되어있다.

그래서 이원자 분자의 경우 어느 두 주기의 차에 대응하는 하나의 흡수선이 있어요.   그런데 여러 원자로 구성되어 있는 분자에서는, 단하나의 회전축이 있는 이원자분자와는 다르게, 많은

회전축 주위를 원자가 회전할 수 있고, 또한 많은 원자가 상호간에 힘을 미치고 있으므로 진동운동에도 여러 다른 주기가 있을수 있구... 제각각의 운동주기가 양자화 되어 있으므로 무수히 많은 흡수선이 생기는 것이라고 책에 써져있는데.

 

어느 두 주기의 차에 대응하는 하나의 흡수선이 있다는게 무슨 뜻인가요~~? 그리고 저번에 온실효과메커니즘에대해 질문한적이있는데, 고유진동수 때문에 온실기체가 적외선을 흡수 한다고 하셨잖아요~ 고유진동수랑 지금 저 얘기랑 같은 의미인가요?

 

그럼, 만약 저게 맞는 말이라면

여러가지 분자들은 자신만의 '흡수선'을 갖는데,

온실가스는 적외선 파장대의 흡수선(?)을 가져서 적외선을 흡수하는 것인가요? 적외선을 흡수=에너지가 들어온 것이니까 진동을 하는 것이구요..?? 진동을 하면 또 에너지를 쓰는 것이므로, 밖으로 나간(?) 이 에너지가 옆에 있는 질소나 산소들도 움직이게 만들어서 대기를 따뜻하게 만드는 것이 온실효과.. 인가요?

 

쉽게 생각했는데.. 깊게 들어가보니 책에 없는 내용도 많구.. 어렵네요ㅠㅠ 

 

아, 그리고 지구온난화(또는 온실효과)의 주범이 수증기 인가요 이산화탄소 인가요?. 책에는 수증기가 주범이라고 되어있는데 왜 사람들은 다 이산화탄소가 주범이라고 하는 것인가요~~? 

질문을 너무 연달아 올려서 죄송합니다 ㅠㅠ

그래도 자세하게 답변해주셔서 정말정말 감사합니다. >.<

 

Comment '4'
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    조영우 2013.09.09 23:42

    원자나 분자의 에너지가 양자화되어 있다는 말은 원자에서 전자가 위치를 바꿀 때 에너지가 연속적으로 변하는 게 아니라 띄엄띄엄 변화한다는 말입니다. 전자가 수소핵에 가장 가까이 위치할 때(A) 원자의 에너지를 0이라고 하면, 전자가 그보다 조금 더 멀리 있을 경우(B) 에너지는 10.19입니다. 단위는 eV(전자볼트)인데 여기선 그냥 '그런 게 있구나' 하셔도 됩니다. 그래서 원자가 A 상태에 있다가 B 상태가 되려면 저 에너지의 차이인 10.19만큼의 에너지를 흡수해야 하는 겁니다. 반대로 B에서 A로 상태를 바꿀 경우에는 10.19의 에너지를 내놓게 됩니다. 저 에너지를 어떤 상수로 나누면 진동수가 됩니다. 그러니 10.19의 에너지가 들락날락하려면 어떤 파장(진동수) 영역의 광자를 흡수하거나 내놓아야 하는지 알 수 있습니다. 


    원자의 에너지는 이렇게 전자의 배치에 따라 달라집니다. 하지만 분자의 에너지는 이 외에도 분자를 이루는 원자들이 어떻게 진동하는지, 그리고 분자 전체가 어떻게 회전하는지에 따라서도 달라집니다. 보통 분자의 회전에너지 끼리의 차이와 진동에너지 끼리의 차이는 크지 않습니다. 대략 적외선에서 마이크로파 영역입니다. 실제 분자에서는 진동과 회전 운동이 동시에 일어나며 변화하기 마련입니다. 진동1에서 진동2로 바뀔 때 회전 상태는 2에서 3으로 바뀔 수도 있고, 회전 1에서 회전 5로 바뀔 수도 있습니다. 그렇기 때문에 분자가 에너지 상태를 바꿀 때마다 에너지 차이는 어느 정도의 범위를 보이며 변화할 수 있습니다. 그래서 보통 분자는 예리한 '흡수선'을 보이기보다는 폭이 넓은 '흡수띠'를 보이게 됩니다. 이산화탄소의 고유진동수가 적외선 영역에 있다고 하였지만 사실 특정 적외선 파장만을 흡수하는 게 아니라 어느 정도 범위의 파장 영역을 흡수합니다(13-17㎛ 등). 그건 지금까지 말씀드린 것처럼 이산화탄소가 진동하며 회전하는 상태를 바꿀 때마다 나타나는 에너지 차이가 매우 다양하기 때문입니다. 파장이 서로 다른 적외선 영역의 광자가 입사할 때 이산화탄소는 그 광자들을 흡수하면서 서로 다른 진동 및 회전 운동 상태로 바꾸기 때문에 그처럼 넓은 파장 영역에서 흡수가 일어나는 것입니다. 

  • profile
    조영우 2013.09.09 23:55

    수증기나 이산화탄소, 프레온 기체 등 적외선 영역에 흡수띠를 갖지만 가시광 영역에서는 흡수띠를 갖지 않는 기체들은 모두 온실기체입니다. 흔히 거론되는 온실기체들 중 대기 중 농도가 가장 높은 기체는 이산화탄소가 아니라 수증기입니다. 이산화탄소는 0.03%인데 비해 수증기는 평균잡아 1% 정도입니다. (지구 대기의 압력과 온도에서 이산화탄소와 달리 수증기는 쉽게 상태 변화를 일으키므로 이 수치는 때와 장소에 따라 다를 수 있습니다.) 하지만 수증기 농도의 변화는 인간의 산업활동보다는 기상과 기후의 영향을 많이 받으므로 흔히 '인간 탓으로 증가하는 온실기체'로 여기지 않습니다. 지구온난화의 책임을 인간이 화석연료를 많이 쓴 탓으로 돌리려는 움직임이 있기 때문에 온실기체 하면 이산화탄소를 떠올리는 경향이 있습니다. 하지만 인간 활동에 의한 이산화탄소의 영향이 과대평가되어 있다는 의견도 있습니다. 

  • ?
    듣는귀 2013.11.07 00:14

    2010년 사이언스지에 실린 한 논문에 의하면 수증기는 온시효과를 일으키는 영향력은 크나 그 영향은 이산화탄소와 같은 비응축 가스에서 적외선 복사를 붙잡는 과정이 전제될때만 피드백작용으로 온난화에 기여를 하게 된다고 합니다.  대기모델 실험에서 이산화탄소와 같은 온실가스를 모두 제거했을때 수증기는 빠르게 응축하여 강수의 형태로 내리게 되고 지구의 온실효과는 붕괴된다고 합니다

     따라서 수증기가 온실효과의 50%를 차지하지만 이산화탄소와 같은 비응축 가스가 없이 스스로 지구 온난화를 일으키지는 못한다. 즉, 피드백 프로세스에만 참여할 뿐이다. 라고 하네요. 

    (http://esciencenews.com/articles/2010/10/14/carbon.dioxide.controls.earths.temperature

    http://mirian.kisti.re.kr/gtb_trend/pop_gtb_v.jsp?record_no=216482&site_code=SS1020)

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    조영우 2015.03.23 15:40

    뉴스 전해주셔서 감사합니다~ ^^

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