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#출판사 로부터 #도서협찬을 받아 자유롭게 작성한 리뷰입니다

저자는 대기 물리학자이자 과학 커뮤니케이터라고 한다. 전공 분야를 대중에게 쉽게 알리는 역할을 해온 경험이 본서 곳곳에서 쉽고 재치있는 필력으로 드러나고 있다.

본서는 그저 날씨나 기후 이야기가 뭐 그리 심오한 내용이겠나 하는 예상을 심하게도 깨어버리는 전문성이 담겨있기도 했다. 그렇다고 어렵거나 부담스러운 이해도만은 아닌 게 이미 중고교 시절 충분히 들어본 과학 지식에 근거한 내용이기도 해서이다.

본서의 주제는 ‘대기 과학’이다. 저자 자신이 이미 대기 물리학자이며 우리가 그저 날씨와 기후의 바탕인 대기를 공기가 있는 공간의 변화가 이는 곳 정도로 여기고 마는 것을, 저자는 이런 대기의 기상 변화는 ‘화학, 물리학, 지질학’ 등 여러 과학 원리를 적용해야 해석할 수 있는 변화의 원리가 적용된 것이라고 설명해주고 있다.

그러나 과학자인 저자라고 해서 대기를 물질적인 ‘관찰 대상’이자 ‘실험대상’으로만 여기는 것이 아니라, 대기를 ‘살아있는 거인’, ‘거인의 숨결’, ‘행성의 생리’ 등 생명체이자 생명 현상으로 묘사하며 생명에 대한 애정이나 도의로서 다가서고, 전문적인 과학 법칙과 과학 원리 등을 전하면서도 따스한 에세이와도 같은 필치로 서술하고 있다.

본서에서는 대기의 순환과 기상의 변화를 크게는 ‘열역학, 코리올리 효과, 카오스 이론’ 등을 근간으로 설명해주기도 한다. 기후변화에 관해 물리학과 지질학, 기상학 등 전문적 설명이 더해지기도 하는데, 그럼에도 처음부터 끝에 이르기까지 그의 저작이 딱딱한 전공서와는 다르게 에세이와 같은 포근함으로 다가오는 건, 저자가 든 인류의 일상에서 발견한 과학 원리들의 사례를 친근히도 묘사했기 때문이 아닌가 싶다.

아리스토텔레스는 ‘지질학’의 기원을 열었다고 하며 중국의 대학자 심괄은 ‘고기후’라는 지구의 먼 과거 기후에 대한 기록을 최초로 남겼다고 한다. 스위스 태생인 루이 아가시는 ‘디 아시스차이트’ 즉, ‘빙하기’라는 용어를 기록한 최초의 사람이다. 하지만 빙하기라는 용어는 그의 친구인 식물학자 카를 프리드리히 심퍼가 최초로 만든 용어라고 한다. 그 외에도 프랑스의 전쟁에서의 폭격 소리를 영국에서 듣게 되는 것이 계절에 따라 다른 것을 관찰해 ‘대기 순환’의 과정을 알게 된 것 역시 신선했다.

한가지 언급하고 싶은 건 본서의 출판사 리뷰를 보면, 트럼프 대통령의 유엔 총회 연설을 문제 삼으며 기후위기설에 의문을 제기하는 학자들과 지식인층과 대중의 주장에 문제를 삼고 있는 것이다. 출판사 서평을 쓰신 분의 주장과는 달리 기후위기설에 의문을 제기하는 이들의 주장은 기후변화가 없다는 것이 아니라 그런 기후변화의 원인이 인류가 양산한 문제 때문이 아니라 지구 자체의 기후주기 변화 때문이라는 것이다. 영국의 어느 대학과 AI의 합동 시뮬레이션에 의하면 기존의 데이터를 통한 결과도출로는 인류가 모두 사라진 상황에서도 결국 지구 온도는 기후위기설을 주장하는 학자들이 종말적인 온도라고 주장한 온도 이상으로 상승한다. 그런데 최근 조사로는 오존층이 회복되었다는 것이다. 인류가 멸종한 상황에서도 되돌릴 수 없는 기후위기 상황에 인간의 노력으로 오존층이 회복되었다는 상황은 굉장히 부자연스럽고 비논리적인 결과일 수밖에 없다. [지구를 구한다는 거짓말]에서 스티븐 E. 쿠닌이라는 과학자이자 미국의 전 기후위기에 대응하는 부서에서 활동해온 담당자가 대중에게 고발했듯 “기존의 기후위기 데이터에는 ‘보정’이라는 듣기 좋은 표현의 ‘데이터 왜곡’을 한다”는 말이 사실일지도 모를 일이다. 이런 현실이기에 기후와 환경을 보다 자세히 알기 위해서도 대기 과학에 관심을 가질 필요가 있지 않나 싶다.

본서는 어려운 전문 대기 물리학 내용이 역사적이며 일상적인 예시들과 만나고 저자의 인류애적이며 만물을 생명으로 여기는 따스한 시선과 만나 참으로 재미나고 포근한 느낌으로 서술되어 있다.

본서는 대기 물리학자인 저자의 전문성과 과학 커뮤니케이터로서 저자의 대중 친화적인 쉬운 해설이 시너지를 보이며, 그의 만물을 생명으로 여기는 따스한 필력으로 완성된 대중 교양서다.

아마도 대기를 이해하겠다는 의도에서라면 저자만한 작가를 만나기 어렵지 않을까 싶다. 교양을 쌓으며 독서의 재미도 느껴보고 싶다는 독서가들에게 권할 만한 책이 출간된 게 아닌가 한다.

사이먼 클라크의 '하늘 읽기'에서 희박한 공기 부분을 만난다. '희박한 공기 속으로'란 책 생각도 했다. 이 책의 원제는 'Into thin air'인데 sparse와 thin의 차이는 무엇일까란 궁금증이 생긴다. Into sparse air라 해도 되는 것일까? 신대륙으로부터 흘러들어 온 부(富), 아랍세계의 수학, 베네치아 유리의 결합은 유럽이 현대 물리학, 화학, 생물학의 기초를 마련하는데 결정적인 역할을 했다.

갈릴레이 이야기가 흥미롭다. 그는 공기는 무게를 가지지 않는다고 생각했다. 4원소설의 잔재 때문이었다. 고도가 높아질수록 공기는 희박해지고 공기 온도는 차가워진다. 고도에 따른 대기 온도의 변화를 기온 감률이라 한다. 그렇다면 희박한 공기 속으로가 아니라 희박하고 찬 공기 속으로가 더 타당할 것이다.

고도 1km 당 온도는 6도가 떨어진다. 그러니 고도 50km 지점에서 우주의 진공 온도(절대 0도; 마이너스 273. 15도)에 도달한다. 닉 레인의 '미토콘드리아'를 통해 그 의미와 역할에 대해 알았는데 '하늘 읽기'를 통해 미토콘드리아 탄생 배경을 알았다. 찾아 봐야겠지만 닉 레인의 책에도 포함된 바일 수 있을지도 모르겠다. 그러면 내가 부주의한 결과다.

대기는 뚜렷하게 구분되는 여러 층들이 수직으로 차곡차곡 쌓여 있는 구조를 하고 있다. 고도가 높아질수록 공기 온도가 낮아지는 것은 대략 10km 지점까지다. 

그 이후는 그런 예가 적용되지 않는다, 성층권을 말하는 것이다. 대류권 위의 층을 말한다. 대류는 회전 또는 변화를 의미하는 말이다. 때로 세상을 깜짝 놀라게 하는 관측이 먼저 이루어지고 그 뒤에 이론이 등장해 이를 설명하기도 하며, 뛰어난 이론가들이 먼저 예측을 내놓고 이후 실험자들이 그 예측을 검증하기도 한다.(62 페이지) 대류권에서는 고도가 높아질수록 기온이 점차 낮아지지만 성층권에서는 처음에는 일정하게 유지되다가 일정 고도를 넘으면 오히려 따뜻해진다.(100 페이지)

대기는 케이크처럼 여러 층으로 나뉘어 있지만 그 위에 슈가 파우더가 깔끔하게 뿌려져 있는 것과 달리 경계가 명확하지 않다. 진공 상태의 우주에서도 미량의 원자와 분자들이 존재한다. 카르만 선(線)이란 개념이 있다. 지표면에서 100km 상공을 대기의 끝이자 우주의 경계로 정의하는 선이다. 이 선 아래에서의 활동은 비행, 그 위에서의 활동은 우주비행으로 간주된다. 대기 질량의 약 99퍼센트는 지표면에서 50km 이내에 집중되어 있다.

바람이 없다면 우리는 폭우, 폭염, 안개, 천둥, 폭풍 등 다양한 날씨 현상을 경험할 수 없다. 바람은 가 자체로 하나의 날씨 현상이지만 모든 날씨를 가능하게 하는 존재다. 바람은 대기 중 물질을 지구 곳곳으로 실어 나른다. 바람은 움직이는 원동력은 지구 구석구석으로 열과 수분을 전달하며 날씨를 만드는, 대기라는 거인의 심장이다. 유체는 물과 같은 액체가 움직이는 방식, 질소나 산소 같은 기체가 흐르는 방식, 태양 중심부의 플라스마가 주변으로 출렁거리는 방식 등을 아우르는 말이다. 유체는 고체처럼 분자와 원자로 이루어진 물질이지만 이들 사이의 상호작용은 상대적으로 약하다.

대기는 무엇에 반응하는 것일까? 유체는 압력이 낮은 곳으로 흐르려는 경향을 갖는다. 공기는 저기압을 채우기 위해 몰려오지만 이동하는 과정에서 지구 자전에 의해 경로가 휘어진다. 아를 코리올리 편향이라 한다. 지구의 대기 역시 유체처럼 움직이며 지면 즉 육지와 바다에 의해 가변적으로 가열된다. 북반구에서 바람을 등지고 섰을 때 왼쪽은 저기압이고 오른쪽은 고기압이다. 이 문장은 윌리엄 페렐과 바위스 발롯이 도출한 복잡한 물리방정식을 압축한 문장이다.

대기 물리학의 대부분의 연구는 온도, 기압뿐 아니라 함수율, 에어로졸 밀도 등 다양한 필드들이 어떻게 상호작용하며 시간에 따라 어떻게 변화하는지를 연구한다. 기압, 온도, 밀도 등 수많은 요소들이 서로 얽혀 있는 방식은 겉보기엔 혼란하여 무작위처럼 보일 수 있지만 이 모든 상호작용은 상태 방정식이라는 단 하나의 식으로 압축될 수 있다. 상태 방정식은 대기를 이해하는 데 있어 없어서는 안 될 이론적 도구다. 마치 정보를 통역해주는 만능 번역기와 같다.

바람은 기압에 의해 만들어지고 기압은 기온에 의해 결정된다. 기온은 어떻게, 왜 변하는 것일까? 태양 때문이다. 지구는 태양이 바라보는 전체 공간 중 500억분의 1퍼센트만을 차지하지만 그 작은 면적을 통해 매초 약 15만 줄의 태양 에너지를 흡수한다. 물리적으로 보면 모든 우주의 천체는 전자기 복사를 방출한다. 모든 물체는 끊임없이 에너지 전자기 복사의 형태로 내보낸다. 이를 흑체복사라 한다. 태양광과 지구반사광 사이의 파장 차이는 대기를 이해하는 데 있어 매우 중요한 의미를 갖는다.

대기는 짧은 파장의 태양빛에 대해서는 거의 아무런 저항 없이 통과시키지만 지구에서 방출되는 적외선 즉 지구반사광에 대해서는 그다지 관대하지 않다. 실제로 대기는 긴 파장의 빛에 대해서는 벽돌 벽처럼 작용하여 지구가 흑체 복사로 내놓는 에너지의 상당 부분을 흡수한다. 이렇게 에너지를 흡수한 대기는 가열되어 다시 자체적으로 흑체 복사를 방출한다. 그 방출된 에너지의 절반은 우주로 빠져나가고 절반은 지구를 향해 되돌아온다. 대기는 태양에 의해 직접적으로 데워지는 것이 아니라 그 아래의 지구에 의해 데워진다.(96 페이지)

위에서부터 가열된 물은 층을 이루며 안정적으로 유지된다. 이를 정적 안정성이라 한다. 가스레인지 위에 놓인 냄비에서는 그 과정이 완전히 반대다. 바닥에서 데워진 물(따뜻한 물)은 상승류를 타고 표면까지 올라가고 대기로 빠져나가지 못한 물은 다시 아래로 내려오면서 하나의 순환 흐름을 만들어낸다. 대기는 고정된 원통형 냄비가 아니라 회전하는 구체의 지표면을 덮고 있는 유체이기 때문에 그 순환 패턴은 훨씬 더 복잡하고 독특한 형태를 띤다.

대기는 마치 가스레인지에 올려진 냄비 속 물처럼 아래에서부터 데워지기 때문에 지면과 가장 가까운 공기가 가장 따뜻하다.(100 페이지) 획기적 설명이라 생각한다. 성층권에서는 오존에 주의해야 한다. 오존은 자외선을 흡수하는 능력이 뛰어나다. 오존층이 존재하지 않았다면 지구 생명체는 훨씬 짧은 수명을 가졌거나 매우 다른 형태로 진화했을 것이다. 오존은 성층권의 독특한 온도 분포를 형성하는 핵심 역할을 한다. 오존 분자는 자외선을 흡수하여 그 에너지를 열에너지로 전환하여 대기를 가열한다.

대류권은 조건부 안정성을 갖는다. 상황에 따라 공기덩이는 대류 현상으로 인해 불안정해져서 상승할 수도 있고 원래 위치로 되돌아가며 안정될 수도 있다. 성층권에서는 수직 방향의 운동이 거의 대부분 억제되며 대류 현상이 사실상 발생하지 않는다. 대기를 거시적으로 바라볼 때 가장 핵심적인 요소는 단연 기압이다. 그리고 이 기압은 온도 구체적으로 지구 표면의 온도에 의해 결정된다. 지구의 온도를 결정짓는 힘 즉 지구의 모든 바람은 일으키는 궁극적 원인은 태양이다. 물론 태양에너지는 지구에 고르게 분포되지 않는다.

기압은 일정하게 유지되지만 기온이 상승하면서 상태 방정식에 따라 공기 밀도가 감소한다. 에드워드 핼리는 해양학자, 기상학자, 지구 물리학자다.(114 페이지) 무역풍은 지구 열대 지역에서 지속적으로 나타나는 대기의 특성으로 지표면 부근의 공기가 동쪽에서 서쪽으로 일정하게 흐르는 현상이다. 대기과학의 변혁이 일어난 시기와 전 지구적 정치 및 경제 구조의 재편 즉 전례 없는 규모의 정보 흐름이 가능해진 시기가 거의 동시에 도래했다는 사실은 결코 우연이라 할 수 없다.(120 페이지) 과학은 대서양을 중심으로 한 삼각 노예무역, 식민지 침략과 억압, 사회진화론에 입각한 국제 정책 등으로부터 데이터와 자금의 빚을 지고 있는 셈이다.(122 페이지) 우리는 근대 초기 과학이 식민지적이고 때로는 잔혹한 방식을 통해 데이터를 획득했다는 사실을 직시해야 한다.

기후가 있는 나라가 있고 날씨가 있는 나라가 있다. 장기적인 기후 패턴이 더욱 뚜렷한 나라가 있고 단기적인 날씨 변화가 더욱 뚜렷한 나라가 있다는 의미다. 서유럽은 기상학적 관점에서 세계에서 가장 흥미로운 지역 중 하나다. 특히 영국 제도의 날씨는 예측하기 어려울 정도로 복잡하고 변화무쌍하다. 저자는 유럽의 날씨가 보여주는 극심한 변동성이야말로 대기 과학이 태어나고 성장하는 데 결정적인 역할을 했다고 생각한다.(137 페이지) 극심한 변동성은 지구 전역을 서쪽에서 동쪽으로 가로지르며 흐르는 좁고 빠른 공기의 띠를 말하는 제트 기류 때문이다.

제트 기류는 중위도 지역 날씨에 지대한 영향을 미친다. 실제로 넓은 범위에서 바라볼 때 이 지역 대류권의 움직임은 본질적으로 제트 기류의 흐름이라 할 수 있다. 열대 저기압은 대기 중에서 가장 널리 알려져 있으며 동시에 가장 파괴적인 현상 중 하나로 꼽힙니다. 열대 해류에서 공기가 가열되어 넓은 범위의 대류가 발생하는 데서 문제가 시작된다. 대류에 의해 형성된 부분적인 진공을 메우기 위해 주변 공기가 몰려든다. 이 과정에서 코리올리 효과에 의해 공기가 회전하기 시작한다. 그 결과 따뜻하고 저기압인 중심을 빠르게 회전하는 공기가 둘러싸는 구조가 만들어진다.

저자는 “수백 년간 과학은 발전을 이루었고, 세계 최고의 기상학자들이 활동하고 있는데, 왜 우리는 거대한 허리케인을 정확히 예측하지 못할까? 더 나아가 왜 일기예보는 크고 작은 오류를 반복하는 것일까?”란 말을 한다. 날씨를 단순히 기록하는 것을 넘어 예측할 수 있다고 믿었던 소수의 인물들 덕에 기상학은 지속적으로 발전했다. 그 선구자들 가운데 가장 주목할 만한 인물은 로버트 피츠로이다. 찰스 다윈을 태우고 세계 일주를 떠난 탐험대의 선장으로 널리 알려진 피츠로이는 오늘날 기상학이라 부르는 분야의 창시자 중 한 사람으로 평가받는다.

피츠로이는 다윈에게 긴 항해 동안 읽으라고 찰스 라이엘의 ‘지질학 원리’(Principles of Geology)를 건네주었다. 아이러니하게도 피츠로이는 후에 이 결정을 뼈저리게 후회했다. 피츠로이는 물과 용암에 대해 알았으나 산 암석에서 발견된 조개껍질 증거를 보고 창세기의 홍수를 문자 그대로 받아들이는 쪽으로 나아갔다. 피츠로이는 자신이 찰스 다윈의 진화론 정립에 기여했다는 망령 같은 기억에 시달렸다. 아르헨티나 남부에 그의 이름을 기리는 차원으로 명명된 피츠 로이산이 있다. 이 산은 파타고니아의 화강암과 얼음으로 이루어진 장대한 서사시라 불린다.

대기물리학은 보편적인 원리를 기반으로 하지만 그 보편성은 너무나도 방대하고 복잡하다. 과학자들은 선택과 집중을 통해 핵심적인 물리과정을 파악해야 한다. 무시해도 되는 복잡성은 과감히 생략하고 관측된 현상을 지배하는 주요 요인에 집중하는 것이다. 카오스 이론의 핵심은 겉보기에는 무작위로 행동하는 것처럼 보이지만 실제로는 뉴턴의 운동 법칙과 같은 결정론적 방정식에 의해 지배되는 동적 시스템을 연구하는 데 있다.(181 페이지) 

에드워드 로렌츠는 “카오스란 현재가 미래를 결정하지만 대략적인 현재는 대략적인 미래를 결정하지 않는다.”는 말을 했다. 문제는 방정식들이 초기 조건에 매우 민감하다는 것이다. 대기의 초기 상태에 관한 정보가 완전하지 않다면 가까운 미래라고 하더라도 정확하게 예측하는 것은 거의 불가능에 가깝다.

중국 북송의 과학자 심괄(沈括; 1031-1095)은 고기후, 지질, 화석과 관련해 큰 발자국을 남긴 인물이다. 영국 제도의 기후가 흐리고 온화하다는 표현은 따뜻하고 맑은 날이 전혀 없다는 의미가 아니라 그런 날이 흐리고 온화한 날보다 아주 드물다는 의미다. 기후로 간주되기 위해서는 얼마나 오랜 기간 동안 날씨를 평균 내야 할까? 일반적으로 30년이다. 특정 지역의 기후뿐 아니라 전 지구의 평균 기후 역시 상당히 급격하게 변화할 수 있다. 지구가 대규모로 변화한다는 이야기는 주로 지질학에서 비롯된 것이다.(210 페이지)

팔방미인이었던 심괄은 산이 침식되고 하천에 의해 퇴적물이 쌓여 육지가 형성된다는 이론을 제시하며 이 분야에 뛰어들었다. 유럽에서는 지질학이 종교적 간섭으로 인해 오랜 기간 제약을 받았다. 지질학은 18세기 중반에 이르러서야 비로소 기독교 교리의 그림자에서 벗어나기 시작했다. 제임스 크롤(James Croll; 1821-1890)은 어느 반구의 겨울이 지구가 태양으로부터 멀리 떨어진 궤도 구간과 일치하게 되면 극심한 추위로 인해 눈이 대규모로 내리고 얼음이 형성된다고 주장했다. 이렇게 겨울철 반구의 표면이 새하얗게 덮이면 표면의 반사율이 높아지게 된다.(216 페이지) 추위가 극에 달하면 얼음이 여름철까지 녹지 않고 남아 1년 내내 겨울이 지속되는 상태 즉 빙하기가 발생할 수 있다.

밀란코비치는 빙하기는 오히려 여름철이 궤도상 가장 먼 지점과 겹쳐 겨울이 오기 전에 눈과 얼음이 녹지 않은 경우에 발생한다고 주장했다. 얼음이 녹는 양이 줄어든 상태에서 겨울철에 눈이 계속 내리면 얼음층이 점차 두터워진다. 대규모 기후 변화는 크롤이 제안하고 밀란코비치가 발전시킨 궤도 주기만으로 설명할 수 없다. 이 주기들은 수천 만년이나 수억 년이 아닌 수만 년 단위의 변화에 해당하기 때문이다. 지난 수십억 년 동안 태양의 출력은 아주 느리게 증가해 왔지만 그와 동시에 지구는 대체로 냉각되어 왔다.

장 바티스트 조제프 푸리에는 얼이 생명을 부여하는 성질을 지녔다고 믿었다. 그는 지구가 지금보다 훨씬 더 추워야 한다는 주장을 했다. 지구는 기본적인 열역학 법칙이 예측하는 것보다 무려 30도 이상(마이너스 18도여야 하는데 플러스 15도이기에) 더 따뜻한 셈이다. 푸리에는 대기가 일종의 단열재처럼 작용해 지구를 더 따뜻하게 유지시킨다고 생각했다. 대기는 태양이 방출하는 대부분의 빛(태양은 매우 뜨거운 천체이므로 대부분 파장이 짧다.)을 그대로 통과시키지만 지구 표면에서 방출되는 빛(지구에서 방출되는 빛은 상대적으로 대부분 파장이 길다.)은 매우 효과적으로 흡수한다. 이런 효과는 부분적으로 이산화탄소에 의해 일어나지만 대부분은 수증기에 의해 일어난다.

대기 중에는 눈에 보이는 구름이 보이지 않는 수증기의 형태로 1조톤 이상 존재한다. 이 물은 긴 파장의 빛을 매우 효과적으로 흡수해 대기의 단열 효과 대부분을 담당한다. 이것이 온실효과다. 대기의 단열 특성이 지니는 가장 중요한 효과 중 하나는 해가 진 이후에 더욱 뚜렷하게 나타난다는 점이다. 지구의 밤 쪽은 태양으로부터 에너지를 전혀 받지 못하지만 여전히 우주로 에너지를 방출한다. 해가 지면 이러한 에너지 불균형으로 인해 기온이 급격히 떨어진다. 이를 복사냉각이라 한다.

지구의 역사에서 대기 중 이산화탄소 농도는 왜 그렇게 많은 변화를 겪었을까? 비 때문이다.(229 페이지) 지질학적 탄소순환은 수백만 년에 걸친 과정이다. 비가 대기를 통과해 지표면으로 떨어질 때 아주 작은 양의 이산화탄소를 흡수하여 약한 탄산을 형성한다. 이 과정에서 대기 중 탄소가 제거되고 빗물이 바다로 흘러가면서 탄소는 깊은 저장소로 옮겨진다. 이 탄산은 바닷속에 저장되거나 판 구조 경계에서 맨틀 속으로 끌려 들어가 지구 내부에 저장될 수도 있다. 빗물이 화산암에 떨어질 경우 탄소는 곧바로 땅속으로 흡수된다. 탄산염암 위에 떨어지면 암석 표면을 살짝 녹이면서 오히려 대기 중으로 이산화탄소를 방출한다. 깊은 곳의 탄소는 화산 활동이나 활발한 판 구조 경계의 움직임을 통해 다시 대기 중으로 방출된다.

저자는 석탄은 본질적으로 암석에 갇힌 고대의 햇빛이라 할 수 있다는 말을 한다. 인상적이다. 저자는 대기 과학의 역사를 통틀어 가장 주목할 만한 인물 가운데 하나를 꼽으라면 찰스 데이비드 킬링이라 말한다. 킬링 곡선의 그 인물이다. 킬링은 우리는 이제 막 대기가 무한한 용량의 쓰레기장이 아니라는 사실을 깨달았다는 말을 했다.(250 페이지) 지구가 따뜻해지면 수증기량이 증가하고, 그러면 구름이 많아지며 지표면에 도달하는 태양광이 줄어들어 다시 냉각되는 과정이 작동한다.

이산화탄소의 농도가 높아지면 식물들이 잎을 더 두껍게 한다는 사실이 발견되었다. 이유는 모르지만 그렇게 되면 식물은 대기 중 탄소를 흡수하는 효율이 저하된다. 즉 탄소 농도가 저하될수록 오히려 탄소 제거 속도가 느려진다. 20세기 말에 이르러 지구는 분명히 따뜻해지고 있으며 이는 인위적인 이산화탄소 배출 외에는 설명할 방법이 없다. 저자는 지구 온난화는 추상적인 개념이고 기후 변화는 실제로 체감하는 현상이라 말한다.(254 페이지) 인간이 기후에 끼친 영향은 결코 균등하게 나타나지 않는다. 가장 큰 피해를 입은 이들은 아이러니하게도 탄소를 가장 적게 배출한 사람들이다.

탄소 배출량은 결정론적 물리 법칙이 아닌 인간의 선택과 경제적 판단에 따라 달라지기 때문에 예측이 어렵다. 2100년까지 이산화탄소 농도는 500-600ppm 사이에서 정점을 찍을 것이다. 대기와 지구 자체는 표면에 달라붙어 살아가는 생명체와는 별개로 살아남을 것이다. 현재 인류는 자신이 앉아 있는 나뭇가지를 스스로 톱질하고 있다. 대기는 우리를 필요로 하지 않지만 우리는 대기가 필요하다.

"동아시아로부터 도서를 재공받았습니다."

     대기 물리학자이며 과학 커뮤니케이터인 70만 명의 구독자를 가진 유튜버 사이먼 클라크가 들려주는 '공기'이야기를 만나보았다. 《하늘 읽기》라는 제목은 하늘을, 우주 공간을 보여줄 것만 같았다. 하지만 부제'우리를 둘러싼 공기에 숨겨진 과학'이 이 책이 담고 있는 이야기를 보다 더 정확하게 알려주고 있다. 지질학이나 천문학이 아닌 대기 과학. 지구나 우주를 다룬 물리학 책 속에서 단편적으로만 접했었던 '대기' 공기의 움직임을 대기의 작동원리부터 촘촘하게 들려주고 있다. 대기를 '거인'에 비유하며 거인의 발자국(기온, 습도 등)이 아닌 거인 자체를 연구하는 대기 과학의 역사와 성장 과정을 쉽고 편안하게 보여준다.

     《하늘 읽기》에는 처음 접하는 대기 이야기가 흥미롭게 이어진다. 새로운 것들과의 만남은 언제나 재미나고 즐겁다. 금세 잊어버리겠지만 읽는 순간만큼은 지적 성장과 지적 충전을 제대로 느낄 수 있다. '킬링 곡선'이 가진 정말 중요한 의미와 '구름 알베도 피드백', '텔레 커넥션'의 의미를 지구온난화와 함께 떠올릴 수 있는 지적 즐거움을 맛볼 수 있게 해준 책이다. 또, 예상치 못한 인물들의 등장은 이야기 속으로 빠져들게 한다. 날씨와 기후에 관심을 보이고 커다란 발자취를 남긴 색다른 인물들은 누가 있었을까? 

     아리스토 텔레스, 갈릴레오 갈릴레이, 파스칼의 등장도 색다르게 느껴졌지만 더욱 특별하게 다가오는 다양한 분야의 인물들을 만날 수 있다. 에드먼드 헬리는 잘 모르지만 핼리혜성은 잘 안다. 혜성을 발견한 과학자가 바람(무역풍)을 연구했다? 다윈을 태우고 다윈의 연구를 도운 비글호 선장 피츠로이가 대기 과학 이야기에 등장한 까닭은 무엇일까? 흥미로운 인물들이 재미난 대기 과학 이야기를 들려준다.

     중층 대기와 지표면 사이의 상호 작용을 연구한 저자가 태평양의 온도가 어떻게 유럽의 겨울과 연결되는지 친절하게 설명한다. 지구 반대편의 작은 변화가 거인의 커다란 발자국으로 변하는 까닭을 정말 디테일하게 들려준다. 대기가 흐르는 '바람'의 주된 원인인 기압의 변화 또 기압을 결정하는 온도가 어떻게 그리고 왜 변하는지 보여주고 있다. '적란운'을 통해서 대류권과 성충권의 경계인 대류 경계면을 볼 수 있다?

     고밀도 오존층으로만 알고 있던 성층권 이야기도 흥미로웠고, 칠레 앞바다의 엘리뇨와 지구 반대편 인도 몬순이 이어지는 과학 이야기는 압권이었다. 대기 과학이 들려주는 우리를 둘러싼 공기 이야기는 인간이 만들어내는 인위적인 '온실효과'로 이어진다. 자연적인 온실효과는 지구를 위해서 또 인류를 위해서 필요하다. 하지만 인위적인 온실효과는 어떨까? 일기 예보가 틀리는 원인을 '카오스 이론'으로 설명할 수 있을까?  대기 과학자인 저자가 예측한 2100년의 지구는 어떤 모습일까? 지구의 대기는 어떻게 변했을까?

😍😍동아시아 서평단에 선정되어 제공받은 도서입니다. 

＜하늘 읽기＞

최근 몇 년간 전례 없는 폭염과 폭우를 겪으면서, 우리 모두는 기후 변화가 더 이상 먼 미래의 이야기가 아님을 절실히 깨닫고 있죠.

사이먼 클라크의 ＜하늘 읽기＞는 바로 이 거대한 변화의 원리를 가장 쉽고 명쾌하게 알려주는 과학 교양서에요.

저자는 저명한 대기 물리학자이자 인기 유튜브 채널을 운영하는 과학 커뮤니케이터에요.

그의 책은 딱딱한 과학 이론을 넘어 우리가 숨 쉬는 공기(대기)가 어떻게 움직이고, 이 움직임이 어떻게 날씨와 기후라는 거대한 시스템을 만들어내는지에 대한 깊은 통찰을 제공하죠.

이 책을 읽는다는 것은 단순히 기상학 지식을 쌓는 것을 넘어, 혼란스러운 기후 위기 담론 속에서 중심을 잡고 현상을 과학적으로 해석할 수 있는 언어를 습득하는 과정과 같아요.

전문성을 대중의 언어로 풀어내다

＜하늘 읽기＞의 가장 큰 장점은 가독성이에요.

저자는 복잡하고 어려운 대기 과학의 원리를 재치 있는 비유와 명료한 설명으로 풀어내죠.

기상학의 생소함 때문에 과학책 읽기를 망설였던 분들도 부담 없이 지식을 흡수할 수 있어요.

수천 년간 이어진 과학자들의 고군분투와 최신 기후 모델의 원리까지, 모든 것이 흥미로운 스토리텔링 안에 녹아 있죠.

기후 위기, 감정 대신 과학적 데이터로 마주하기

기후 위기에 대한 논쟁은 종종 위기론과 회의론 사이에서 감정적으로 흐르기 쉬워요.

이 책은 우리에게 현상을 직시할 수 있는 과학적 팩트를 제공하죠.

기후 변화의 원인, 현재 상태, 그리고 우리가 직면한 위험이 무엇인지 정확하게 짚어주면서, 막연한 두려움 대신 이해에 기반한 대응 능력을 갖출 수 있도록 도와줘요.

대기 과학의 탄생부터 최신 연구까지, 지적 여정의 동반자

이 책은 고대인들이 하늘을 관찰하던 때부터 현대의 초정밀 슈퍼컴퓨터 모델에 이르기까지, 대기 과학의 역사를 흥미롭게 훑어봐요.

단순히 지식을 전달하는 것을 넘어, 인류가 자연을 이해하기 위해 끊임없이 노력해 온 지적 여정에 우리를 초대하죠.

하늘의 아름다움과 그 뒤에 숨겨진 복잡하고 정교한 과학에 경이로움을 느끼게 될 것이에요.

＜하늘 읽기＞는 BBC, 가디언, 뉴사이언티스트 추천 도서로 선정되며 그 가치를 입증했어요.

우리가 사는 세상이 급변하고 있는 지금, 이 책은 혼란스러운 시대를 살아가는 우리에게 꼭 필요한 하늘을 읽는 눈을 선물해 줄 것이에요.

날씨를 넘어, 기후 변화라는 거대한 파도 속에서 과학적 지혜를 얻고 싶은 분들께 이 책을 강력히 추천해요.

#도서제공

p.260 다만 분명히 해야 할 점은, 이 암울한 미래는 우리에게 해당된다는 것입니다. 대기와 지구 자체는, 그 표면에 달라붙어 살아가는 생명체와는 별개로, 살아남을 것입니다. 현재 인류는 자신이 앉아 있는 나뭇가지를 스스로 톱질하고 있습니다.

기후와 인간은 떼려야 뗄 수 없는 관계다. 거주 지역의 기후는 인간의 의식주에 큰 영향을 끼친다. 홍수가 잦은 곳에서 집터를 높게 하거나 더운 지역에서 음식을 오래 보관하는 기술이 발달하는 것이 그 예시이다. 그렇다면 이런 기후는 어떻게 생겨나는 것일까? 우리가 막연히 하늘, 날씨, 기후라고 생각하는 것들은 제각기 어떤 자연 현상이고 과학 원리인 것일까? 『하늘 읽기』에서 그 답을 찾을 수 있었다. 대기물리학자 사이먼 클라크의 『하늘 읽기』는 9개의 장에 걸쳐 기후와 날씨, 하늘과 대기에 대해 이야기한다. 책을 읽기 전 그저 ‘날씨’라는 관념으로만 머릿속에 존재하던 일들이 이 책을 통해 과학적이고 개별적인, 경이로운 자연 현상으로 재탄생한다.

이 책의 제목이 왜 하늘 ‘알기’나 하늘 ‘배우기’가 아니라 ‘읽기’인지 궁금했었는데, 책을 읽다 보니 기후를 연구하는 것도 일종의 현상을 ‘읽어내는’ 행위에 가깝다고 느껴졌다. 책을 읽기 위해서 배경지식이 필요한 것처럼 하늘을 읽기 위해서도 관련된 화학, 역사, 물리 등의 지식이 필요했다. 또한 현상을 있는 그대로 외우는 것이 아니라 어떤 원리로 발생하는지, 인간의 삶에 어떤 영향을 끼칠 것인지 연구하고 읽어낼 필요도 있었다. 과학 교과서에서 간단하게 배우고 잊어버렸던 엘니뇨와 라니냐 등의 기후 현상을 읽다 보면 독자도 어쩐지 기후에 대해 잘 알게 되는 것 같은 기분이 된다.

p.242 이 책을 통해 독자에게 분명히 전달되기를 바라는 바가 있다면, 그것은 과학이 결코 한 개인의 산물만으로 이루어지지 않는다는 사실입니다. (중략) 그러한 성취는 언제나 특정한 환경적 조건이 뒷받침될 때에만 가능해집니다.

『하늘 읽기』의 가장 큰 장점은 책이 상당히 상냥하고 친절하게 쓰여 있다는 점이다. 과학이라고는 고등학교 시절 문과반에서 필수 수업으로 들은 게 전부여서 책을 읽기 전에 조금 걱정했는데, 워낙 설명이 자세해서 조금만 집중해서 읽으면 이해할 수 있었다(슬프게도 원시 방정식은 이해하지 못했다….). 지금은 땅에 발을 붙이고서 위성으로 연구하는 날씨를 역사 속 누군가는 열기구를 타고 질식할 위기에 놓여 가며 연구했다고 생각하면 놀라워져 가슴이 두근거렸다. 콕스웰과 글레이셔, 페렐, 헬리 등 지금처럼 인간이 날씨를 예측하고 기후 재난에 대비하는 시스템을 만들기까지 하늘에 도전하고 대기를 연구한 사람들이 수없이 많았다. 또 앞으로도 그런 도전과 연구가 거듭되어 지금은 모르는 부분까지도 알게 될 것이라고 생각된다.

책의 말미에서 저자는 기후 위기에 대해 이야기한다. 글 속에서 대기는 거인으로 비유되는데, 저자는 이 거인이 지금은 발밑에서 타오르는 불길을 느껴 몸부림치고 있는 셈이라고 말한다. 우리가 말하는 이상기후가 발생한 것이다. 그러나 저자의 말대로 대기는 괜찮다. 대기는 그냥 그 상태로 그곳에 계속 존재하고, 오직 인간만이 그 영향을 고스란히 감내해야 한다. 곽재식 작가의 『지구는 괜찮아, 우리가 문제지』가 생각나는 대목이었다. 2100년의 황폐해진 지구를 상상하면 소름이 돋는다. 그러나 우리에게는 할 수 있는 일들이 많다. 친환경 에너지를 사용하고, 지속 가능한 발전을 추구할 수 있다. 저자의 말처럼 사회 전체가 자연 환경의 가치를 인식한다면 우리의 2100년에는 더 나은 지구가 있을 것이다. 책은 다음과 같은 문장으로 끝을 맺는다. ‘대기는 우리를 필요로 하지 않습니다. 그러나 우리는 대기가 필요합니다.’ 독자들이 단지 이 책을 재미있는 과학책으로 받아들이지 않고, 우리에게 필요한 대기를 위해 할 수 있는 일들을 찾아내기를 바란다. 더 이상 개발과 발전을 핑계로 자신이 앉아 있는 나뭇가지를 톱질하는 일을 그만두기를.

*출판사에서 도서를 제공받아 솔직하게 작성한 서평입니다.

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거인의 손 위에 놓인 지구, 그리고 그 지구를 덮고 있는 끝없는 하늘.
이 책의 제목은 매일 하늘을 바라보는 나에게 꼭 읽어보라고 말을 건네는 듯했다.

나는 하늘 보는 걸 참 좋아한다. 매일 하늘을 찍다 보니, 방학 동안 밀린 일기를 쓰던 아이들이 날씨를 묻기라도 하면 카메라 속 하늘 사진을 찾아 보여주며 이야기해주곤 했다.

과학도서라서 처음엔 공식들이 눈에 띄었지만, 읽으면 읽을수록 전혀 딱딱하지 않았다. 인문학적이면서도 때때로 소설처럼 흥미롭게 책장이 넘어가는 힘이 있었다.

대류권과 성층권의 어원, 적란운 꼭대기가 보여주는 ‘경계’ 같은 설명들은 하늘을 바라보는 시야를 훨씬 넓혀준다. 숲이 파괴되고 기후가 변하는 지금의 현실도 더 이상 이론이 아니라는 사실을 자연스레 깨닫게 한다.

2100년까지 이어질 우리의 삶을 생각하며, 우리는 무엇을 알아차리고 어떻게 반응해야 할지 질문을 던지게 된다.

책에는 많은 공식이 나오지만 그걸 외우라는 책은 아니다.
하늘을 연구해온 이들의 이야기와 관찰을 조금 더 귀 기울여 보라는 안내에 가깝다.

용어가 낯설다면 뒤편의 정리가 큰 도움이 된다.
그동안 사진으로만 담아두던 하늘에서, 이제는 하늘을 ‘읽는’ 경험을 해보길 추천한다.

이 책에서 가장 놀라웠던 것은 기상학이라는 분야가 굉장히 오래되었다는 것이었다. 그 이전 기상학과 예보가 없는 시대에도 이미 반복되는 날씨들을 기억하고 예측하며 그에 맞게 살아가고 있었다. 특히나 매년 부는 바람의 방향을 예측하며 전쟁에서 승리한 이야기는 흥미로웠다. 인지하고 있지 않았을 뿐 예전이나 지금이나 우리는 언제나 날씨와 기후를 예상하며 살아가고 있었다. 그만큼 우리가 인식하지 못하고 있을 정도로 하늘, 대기는 우리와 아주 가깝게 있었다.

1862년 대기, 하늘의 관찰은 직접 열기구를 타고 올라가 직접 기온과 기압을 재는 방식이었다. 후에 풍선을 띄워 올려 측정하는 방식으로 바뀌었는데 2002년에 그 방식으로 측정했다는 사례가 있어 더욱 놀라웠다.

목숨을 걸고 직접 열기구에 몸을 싣고 올라간 두 과학자의 이야기에서 시작한 대기 관찰은 우리가 숨 쉬고 있는 대기의 구성에 대한 이야기로 풀어갔다. 과학 시간에 스치듯 지나간 성층권, 열권이 어렴풋이 기억나며 대기 층마다 변화되는 기온의 이야기 속에서 우리가 태양과 우주 속에서 보호받고 있음이 강하게 느껴졌다.

그리고 이어진 대기의 흐름. 나비 효과를 떠올리게 하는 대기의 이동에 관한 부분으로 넘어가는데 단순히 기압차에서 생긴다고 생각했는데 지구의 자전과 공전, 태양의 위치에 따른 온도차 등 여러 요소들이 맞물려 발생했다. 기본적인 형태는 매년 찾아오는 그 바람이지만 매해 여러 가지 요소들의 영향으로 기록적인 날씨를 기록하기도 했다.

이렇게 작은 요소에서도 수만 가지 형태로 변형될 수 있는 대기는 최첨단으로 무장한 기상 예보 시스템에서도 허점이 발생하게 만든다고 이야기했다. 기상 예보는 왜 틀릴까?라는 물음에 대한 이야기였는데 그럼에도 우리는 꽤 많은 예보에 의존하고 최대 2주 전의 날씨를 짐작하며 살아가고 있다. 

그리고 지구의 온도가 상승하는 우리가 위협받는 지구의 미래에 관해 이야기했는데, 고대 과거에도 온도가 상승하고 하락하는 상황들이 있었다는 것이다. 그럼 괜찮은 거 아냐? 싶었지만… 이번 상황은 인간이 자초한 것이라는 것과 과거에 비추어 지구는 온도가 상승하면 상승한대고 하강하면 하강한 대로 변화한 대로 이어가지만 인류에겐 치명적이라는 것이었다. 

지구는 괜찮다. 우리만 멸종될 뿐.

하늘, 대기, 날씨, 기후에 관한 과학사적 짧은 이야기와 우리가 체감하는 날씨에 빗대어 설명하고 여러 흥미로운 이야기들을 예로 들어 재밌게 읽을 수 있었다.

현재도 숨 쉬고 있는 이 지구의 대기가 소중하게 느껴지는 시간이었다.