②
들어온 100 중 반사 30을 뺀 70이 지구 복사 a(ㄱ 틀림), 지표는 b + d = c이므로 b < c(ㄴ 틀림), 온실 기체가 늘면 대기 방출이 늘어 d 증가(ㄷ 옳음) → 정답 ②.
핵심 개념
복사 평형 상태의 지구에서는 각 권역(지구 전체·대기·지표)마다 흡수하는 에너지양과 방출하는 에너지양이 같다.
단서 따라가기
태양 복사(100), 반사(30), 지구 복사(a)지구 전체가 복사 평형이므로 들어온 100 = 반사 30 + 지구 복사 a → a = 70 보기 ㄱ (틀림 — a = 70)
지표 흡수(b), 지표 흡수(d), 지표 방출(c)지표도 복사 평형이므로 지표가 흡수한 태양 복사 b와 대기 복사 d의 합이 지표 방출 c와 같다 → b + d = c, 따라서 b < c 보기 ㄴ (틀림 — b가 c보다 작음)
대기 방출 중 지표로 향하는 양(d)온실 기체가 늘면 지표 복사를 대기가 더 많이 흡수하고, 복사 평형에 따라 대기가 방출하는 양도 늘어 지표로 되돌아오는 d가 증가한다(온실 효과 강화) 보기 ㄷ (옳음)
정답 근거
보기 ㄷ: 대기 중 온실 기체의 농도가 증가하면 지표에서 방출된 복사 에너지를 대기가 더 많이 흡수하고, 복사 평형에 의해 대기가 방출하는 에너지양도 증가한다. 따라서 대기가 지표로 방출하는 d가 증가한다. 옳은 것은 ㄷ뿐이므로 정답은 ②이다. (ㄱ은 a = 100 − 30 = 70이어서 틀리고, ㄴ은 지표의 복사 평형에서 b + d = c이므로 b < c여서 틀리다.)
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 지표가 태양에서 직접 받는 에너지(b)가 지표가 내보내는 에너지(c)보다 클 것이라고 생각하고, 대기에서 지표로 오는 d를 빠뜨리기 쉽다.
ㄴ은 b + d = c이므로 b가 c보다 작아 틀리고, 옳은 ㄷ이 빠졌다.
③
함정 복사 평형을 '들어온 태양 복사 100 = 지구 복사'로 이해해 반사된 30을 빼지 않기 쉽다.
ㄱ은 a = 70이어서, ㄴ은 b < c여서 틀리고, 옳은 ㄷ이 빠졌다.
④
함정 반사도 지구가 내보내는 에너지이므로 지구 복사 a를 반사까지 포함한 100으로 착각하기 쉽다.
ㄷ은 옳지만, ㄱ은 지구 복사 a가 반사 30을 뺀 70이어서 틀리다.
⑤
함정 그림에서 지표 흡수(b) 화살표가 태양 복사에서 곧바로 내려오는 굵은 경로라 지표 방출(c)보다 클 것이라고 판단하기 쉽다.
ㄷ은 옳지만, ㄴ은 지표가 b와 d를 함께 흡수해 c를 방출하므로 b < c여서 틀리다.
이 문항이 묻는 능력
지구 열수지 모식도에서 권역별 복사 평형 식을 세워 미지의 에너지양을 구하고 온실 효과의 변화를 추론하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
지구 전체에서 입사 = 반사 + 방출로 미지수 하나 구하기 → 지표(또는 대기)를 따로 떼어 흡수 합 = 방출 합 식 세우기 → 온실 기체 변화가 대기 흡수·방출에 주는 영향 판단
다음 문항 · 20번
다음은 물질 A, B, C의 전기 전도성을 알아보기 위한 실험이다. A, B, C는 구리, 설탕, 염화 나트…
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관련 개념
복사 평형복사 평형은 물체가 흡수하는 복사 에너지양과 방출하는 복사 에너지양이 같아 온도가 일정하게 유지되는 상태이다. 지구는 흡수한 태양 복사 에너지만큼 지구 복사 에너지를 우주로 방출하여 복사 평형을 이루며, 지구 전체뿐 아니라 대기와 지표도 각각 흡수량과 방출량이 같은 열수지 균형을 이룬다.
온실 효과온실 효과는 대기 중의 온실 기체가 지표에서 방출되는 지구 복사 에너지(적외선)를 흡수했다가 다시 지표로 방출하여 지표의 온도를 대기가 없을 때보다 높게 유지하는 현상이다. 대표적인 온실 기체에는 수증기, 이산화 탄소, 메테인 등이 있다.
복사 평형 지구 열수지 온실 효과 지구 복사 반사율