지구와 대기

성층권을 나는 비행기에서 내려다보는 경치는 넓지만 이곳에 펼쳐진 지구의 대기는 의외로 취약합니다.그 속에서 인류가 살아남으려면 무엇이 중요한지 선입견을 버리고 생각해야 합니다.이 문제의 대응책의 첫 번째라고 생각되는 원자력 발전소에 대해 왜 여전히 강한 불안감이 있는지 생각하는 것은 우리 모두여야 한다고 생각합니다.

지구대기
환경문제의 논의가 떠들썩한 요즘이지만, 우리가 생활하고 있는 생물에게 이렇게 훌륭한 지구가 얼마나 취약한지는 별로 생각하지 못하는 것 같습니다. 어느 날이라고 해도 벌써 10년 정도 전이지만 태평양 위를 미국을 향해 날고 있었습니다.아래를 보니 그야말로 탁 트인 태평양이 펼쳐져 해수면의 파도 모양까지 선명하게 보였습니다.조금 전에 배가 한 척 힐끗 보였는데, 지금은 그저 바다가 넓어질 뿐이에요.바로 대해원이라는 경관이었습니다.그때 방송이 들려왔어요.가끔 비행 상황을 설명해 주는 평소의 익숙한 내용입니다. 우리가 지금 일상적으로 이용하고 있는 제트기의 비행 고도는 1만에서 1만 2천 미터입니다.대체로 기압은 지상의 5분의 1 정도로 되어 있고, 이 높이까지를 대류권이라고 부르고, 그 위가 성층권이 됩니다.성층권은 5만 미터 높이까지 이어집니다.지구상의 기상적인 현상은 대부분 대류권에서 이루어지고 있어 구름이 생기는 것도, 비나 눈이 내리는 것도 여기서부터 아래의 현상입니다.제트기가 이 고도에 오면 더 이상 구름은 없기 때문에, 그 위는 항상 쾌청합니다.공기가 일으키는 기상적 현상의 대부분이 이 대류권이고, 그 대류권의 상한은 바로 제트기가 날고 있는 1만 2천 미터입니다. 대기가 주로 존재하는 대류권은 지구 주위의 아주 얇은 영역일 뿐입니다.뭔가 따뜻한 이불로 우리를 지켜주고 있는 것처럼 보였던 대기가 그런 근소한 것입니다.

 

대기는 얼마나 되나
지상의 기압은 1기압입니다.이거는 물기둥으로 치면 거의 10미터가 돼요.그렇다는 것은 공기의 무게는 1평방미터당 약 10톤이라는 뜻입니다.지상의 공기 밀도 그래서 계산하면 만약 지상의 공기가 물처럼 거의 같은 밀도로 존재한다면 약 7700미터의 높이가 됩니다.즉 지구상의 대기는 높이 7.7킬로미터 안으로 쏙 들어가 버립니다.이 값은 대류권 상한보다 상당히 낮습니다만, 이것이 지구상의 공기의 전량입니다. 7.7킬로미터라고 하면 도쿄역에서 시나가와역 정도까지 성층권이라고 해도 가와사키보다 가까운 가마타 정도입니다.지구의 직경은 12,756킬로미터라고 알려져 있습니다.지금 사과의 크기를 12.8센티미터라고 하면 그 주위의 공기는 어느 정도 두께에 있는 것일까요.대류권의 높이까지는 정확히 0.1밀리미터가 됩니다.수중에 있는 사과를 둥글게 잘라 붉은 껍질의 두께를 측정해 보니 0.2 밀리미터였습니다.지구상의 공기는 이 사과 껍질보다 얇고 그 절반입니다.

대기의 역사　
지금 지구상의 대기가 왜 생겨났는지는 이미 여러 가지 해설이 되어 있어서 잘 알려져 있겠지만 46억 년 전 지구가 생긴 직후에는 지구도 뜨겁고 대량의 수증기에 싸여 있었던 것 같습니다. 지구가 차가워지면 수증기는 응축되어 바다가 되고 기체 대기가 생겨났습니다. 그 주성분인 탄산가스와 소량의 질소로 구성되어 있었습니다. 40억 년 전쯤 지구상에 생물이 발생해 왔는데, 요즘 생물은 산소에 의하지 않는 방법으로 에너지를 얻고 있었습니다. 30억 년 전쯤부터 시아노 박테리아라는 난조류가 나타나 광합성이 시작됐습니다.이 군생이 스트로마토라이트라고 불리는 현재도 호주 일부에 남아 있는 콜로니로, 이로 인해 대량의 산소가 존재하게 되면서 지구의 양상이 크게 달라지기 시작했습니다. 이러한 산소가 바닷물에 녹아 있던 대량의 철분과 반응하여 바닷물이 붉게 변색되어 가거나 당연히 대기의 조성도 달라집니다.또한 산호 등의 작용으로 탄산가스가 고정화되어 점점 대기는 현재 있는 것과 같은 질소와 산소의 조합으로 변해갑니다. 게다가 대기 상층에 지금의 성층권이 되는 부분이 형성이 되면서 오존층이 돼서 자외선을 잘 흡수할 수 있게 됐어요.얘기하면 힘들겠지만 이런 대기의 변화가 사실 생물의 활동에 의해서 이루어져 왔다는 것은 생물의 활동이 지구 대기의 구성을 크게 변화시킬 만한 규모라는 것을 인식시켜 줍니다.

이산화탄소의 양과 기상의 변화
지금부터 1만 년 전경까지 시베리아와 일본과는 육지로 이어져 있었다는 설이 유력합니다.일본 민족의 피에는 퉁구스의 피가 들어 있다는 근거 중 하나입니다.육지로 이어진 것은 최근 기후가 매우 춥고 극지가 빙결되어 해수면이 100미터 정도 내려가 있었기 때문이라고 알려져 있습니다. 최근 오키나와 섬에서 10에서 30미터 정도의 해저에 계단과 돌담 등 인공물이 가라앉아 있는 것이 잇따라 발견되고 있는 것 같습니다.이 부근에서 그렇게 큰 지각 변동이 있었던 흔적은 없는 것 같으니, 이것도 해수면 상승이 있었다는 것을 나타내는 것으로 생각됩니다.게다가 이것은 인공물이기 때문에 인류의 역사를 생각하면 1만 년 이상 전의 일이라고는 생각되지 않습니다.