태양과 가까운 에베레스트산 정상이 왜 더 춥지?

지구상에서 가장 높은 에베레스트산의 높이는 8848m입니다. 매년 조금씩 더 높아지고 있는데 2015년 네팔 대지진으로 훨씬 더 높아졌을 것으로 추정됩니다. [사진=유튜브 화면캡처]

일반적으로 태양과의 거리가 가까워질수록 더 따뜻할 것이라고 생각할 수 있습니다. 그렇다면, 지상보다 태양과 거리가 8000m 이상 더 가까운 에베레스트산이 지상보다 더 따뜻해야 합니다.

그렇지만 현실은 정반대입니다. 고도가 올라갈수록 기온은 낮아져서 더 추워집니다. 에베레스트산처럼 높은 산은 대부분 만년설에 쌓여 엄청나게 춥지요. 이유는 태양 복사열 때문입니다.

사계절의 변화가 태양의 남중고도 때문이라는 사실은 ' [과학을읽다]지구에서 태양까지 비행기로 20년?' 편에서 살펴본 적이 있습니다. 태양의 남중고도에 따라 태양광선이 비추는 양이 달라져 계절이 바뀔 정도로 기온차가 크게 나는 것입니다.

많은 사람들이 지구가 태양을 중심으로 공전하면서 태양과의 거리가 멀면 겨울, 가까우면 여름이라고 잘못알고 있는 경우가 많습니다.

실제로 지구가 공전하면서 태양과 가장 가까울 때는 1월 초, 태양과 가장 멀리 떨어져 있을 때는 7월 초이지만 태양과의 거리에 상관없이 태양의 남중고도가 달라 1월은 태양광선을 덜받기 때문에 춥고, 7월은 태양광선을 많이 받아 더운 것이지요. 다시 말하면, 사계절이 바뀌는 것은 태양이 직접적으로 내리쬐는 광선의 양의 많고 적음 때문입니다.

태양과 먼 지표면이 태양과 더 가까운 높은 산보다 기온이 더 높은 이유는 태양광선이 지표면에 도달해서 지표면을 달궈서 표출하는 에너지인 태양 복사열의 영향을 더 많이 받기 때문입니다.

태양과 지구와의 거리는 약 1억5000만㎞ 입니다. 지구에서 가장 높은 에베레스트산의 공식 높이는 8848m입니다. 매년 조금씩 높아지는데다 2015년 진도 7.8규모의 네팔 대지진으로 높이가 변했을 것으로 추정되긴 하지만 네팔 정부가 공식적으로 인정한 높이는 8848m지요. 지표면보다 무려 8㎞ 이상 태양과 가까운 거리입니다.

문제는 태양과 이 정도 거리가 좁혀졌다고 가까워졌다는 표현을 하기는 어렵다는데 있습니다. 마치 미국이 목적지인데 회사에서 출발하는 것이 가까운지, 집에서 출발하는 것이 가까운지를 비교하는 것과 비슷한 이치라고 할 수 있습니다.

실제로 에베레스트산 꼭대기에서도 지구와 태양과의 거리는 1억5000만분의 8정도 줄어든 것에 불과하지요. 그러니 태양과 그 정도 가까워져도 태양으로부터 추가로 얻는 에너지는 거의 없습니다. 반면, 태양 복사열의 혜택은 거의 받지 못합니다.

복사열은 지표면에서 수십, 수백m만 떨어져도 급격하게 줄어듭니다. 과학자들은 고도가 100m 높아질 때마다 기온은 0.7℃씩 떨어진다고 설명합니다. 고도 200~300m의 야트막한 동네 뒷산에만 올라도 추워지는 이유가 이 때문입니다.

에베레스트산 정상이면 단순히 계산해도 지표면보다 무려 56℃ 이상 기온이 낮은 셈입니다. 결국 지구와 태양의 거리가 지금보다 줄지 않는 이상, 산이 아무리 높아서 태양과 거리가 가까워도 지표면을 달군 태양 복사열의 영향을 받지 못해 추울 수밖에 없는 것입니다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr