mars. Raleigh scattering 레일리 현상 / 화성의 토양 색 / 산화철 / 화성은 왜 푸르게 일몰할까 / 화성의 대기

본문작성과 관련하여, 
도입부.

본문진행방식에 대하여.
본문구성은 질문과 답 형식으로 이뤄져있다. 질문에 대한 답이 부족한 경우, 추가로 자료를 조사해봤다. 답변에 알고있는 부분과 사실이 맞지 않으면 다시 찾아서 반문하는 형식을 오랫동안 취해왔기 때문에 나와있는 사실이 무조건 사실이라 생각하면 안된다.

화성의 토양색 / 산화철
화성은 적색행성으로 알려져있기 때문에 완전한 적색토양으로 인식이 되어 있다. 영화 마션에서도 마찬가지로 적색토양으로 묘사가 되어있다. 그런데 화성에 회백색토양이 발견되어, 이를 두고 화성은 사실 붉지 않고 회백색이다 라고 단정지어버리는 사람들이 있어, 이에 대해 화성의 토양색과 화성의 토양이 왜 붉은지에 대해 이해해보고자 했다. 그 과정에서 원인이 산화철로 나왔고, 이 질문에 대한 과정이 아래에 나온다.

화성은 왜 푸르게 노을질까 / 화성의 대기
화성은 지구와 다르게 푸르게 노을진다. 그 원인에 레일리 현상이 있고, 레일리 현상은 지구에서도 똑같이 일어나는 현상인데, 왜 지구에선 파장이 긴 붉은빛의 영향으로 노을이 붉게 지고, 화성에선 푸르게 지는지를 알아보고자 질문과 답을 진행했다. 같은 현상에도 다른 결과가 있는 이유는 화성의 대기 구성에 있으므로, 그 과정에 대한 질문과 답으로 내용을 구성했다. 또한 위키피디아에 나와있는 레일리 현상에 관한 수식설명을 좀더 풀어보았다. 

 

화성

화성의 토양색 / 산화철

실제 화성의 토양이 회백색이라고 하는데, 그럼 육안으론 산화철 물질 때문에 붉게 보이는건가? 손으로 그 흙을 들어 올리면 회백색인건가? 아니면 적색인가?

실제로 화성 탐사선에서 얻은 자료에 따르면, 화성의 토양은 회백색에서 붉은 색까지 다양한 색으로 나타납니다. 화성의 붉은 색은 화성 표면에 존재하는 산화철 물질로 인해 발생합니다. 그러나 이러한 산화철 물질은 토양 전체에 균일하게 분포되어 있지는 않습니다. 따라서, 토양을 손으로 직접 집어보았을 때 회백색이 아닌 붉은 색으로 보일 수도 있습니다.

그럼 화성에서 산화철 물질 때문에 적색으로 보인다고 했는데, 왜 그런지 구체적으로 설명해줄 수 있어?

네, 화성이 적색으로 보이는 이유는 산화철 물질이 많기 때문입니다. 화성의 표면에 존재하는 산화철 물질은 마르트(Martian)라고 불리며, 화성 토양의 대부분을 차지합니다. 마르트는 산화철(Fe2O3)로 이루어져 있으며, 이 물질은 자외선과 자연적인 화학 반응에 의해 붉은 빛을 반사합니다. 이렇게 반사된 붉은 빛이 지구에서 볼 때, 우리 눈에 적색으로 보이는 것입니다. 그러므로 화성은 적색으로 보입니다.

산화철

 

산화철이란? https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=paynoh&logNo=10116908319

화성구성물질

https://en.wikipedia.org/wiki/Composition_of_Mars

Composition of Mars - Wikipedia

 

그럼 화성의 토양이 회백색이더라도 자외선에 의해서 산화철로 이뤄진 부분이 붉게 보이는거야? 아니면 토양 자체가 산화철로 인해 붉어 보이고, 그렇게 보이는거야?

네, 화성 토양이 회백색으로 보이는 부분도 산화철로 이루어져 있습니다. 그러나 산화철 물질이 고르게 분포되어 있지 않아서, 붉은 빛을 많이 반사하지 않아 적색으로 보이지 않을 뿐입니다. 반면, 붉게 보이는 부분은 산화철 물질이 많아서 붉은 빛을 많이 반사합니다. 따라서, 화성의 붉은 색은 토양 전체가 아니라, 산화철 물질이 많은 지역에서 발생합니다.

화상 탐사한 사진들을 보면 그냥 회백색이고 일반 토양으로 보이지 영화 마션에 나온 것처럼 붉진 않던데. 

맞습니다. 화성 탐사선에서 촬영한 사진들을 보면, 화성 토양이 붉은 색으로 보이지 않는 경우도 있습니다. 이는 화성 표면의 지형과 지질학적 특성에 따라 달라지기 때문입니다. 특히, 화성 탐사선이 찍은 사진 중에서는 산화철 물질이 적게 포함된 지역도 있습니다. 이러한 지역은 일반 토양과 비슷한 회백색으로 보일 수 있습니다.

그럼 특정 지역은 붉게 보이고 아닌 지역도 있다는 말이겠네. 알겠어.

맞습니다! 화성은 표면의 지형과 지질학적 특성에 따라 다양한 색으로 보일 수 있습니다. 특히, 산화철 물질이 많은 지역은 붉은 색으로 보이는 경우가 많습니다.

화성의 일몰. Image Credit: NASA/JPL/Texas A&M/Cornell 출처 : 테크튜브(http://www.techtube.co.kr)

2005년 나사에서 촬영한 화성의 일몰전경이다, 푸른빛이 감돈다. 낮에는 하늘이 붉다고 테크튜브에 나와있는데, 실상 붉지는 않고 노란빛이나 갈색빛이 도는게 일반적이다. 이런 화성의 하늘이 해가 질때는 파랗다는 것. 그 이유를 질문하고 유도하는 과정(유도한다고 하기엔 번복하고 틀리는 부분이 게속 나온다. 파장을 중심으로 질문해야 하는데 )이 아래에 나온다. 

화성은 왜 푸르게 일몰할까/ 화성의 대기

그럼 화성의 대기는 푸르고 붉지 않다고 하는데, 이건 어떤 이유에서지?이게 사실인가?

네, 제가 말씀드린 내용은 사실입니다. 화성의 표면은 거의 모든 지역에서 산화철 물질로 이루어져 있기 때문에 붉은 색으로 보입니다. 이러한 이유로 화성은 종종 "적색 행성"이라고 불립니다. 하지만 산화철 물질이 많이 포함되지 않은 지역은 붉은 색이 아니라 노란색, 회색, 녹색 등 다양한 색으로 보일 수 있습니다.

화성 대기가 푸르거나 붉지 않은 이유는, 화성 대기의 구성 성분이 지구 대기와 다르기 때문입니다. 화성 대기는 이산화탄소, 질소, 아르곤 등으로 이루어져 있으며, 이러한 성분들은 지구 대기를 구성하는 성분들과는 다릅니다. 특히, 이산화탄소 농도가 지구 대기의 수백 배나 높기 때문에, 화성 대기는 지구 대기와는 매우 다른 특성을 가지고 있습니다. 이러한 이유로, 화성 대기는 푸르거나 붉게 보이지 않습니다.

그럼 화성의 대기는 무슨 색으로 보여?

화성 대기는 지구 대기와는 다르게 핑크빛 또는 노란 갈색빛으로 보입니다. 이는 대기 중의 먼지와 알카리 금속의 산화물이 반응하여 생기는 색으로, 이산화탄소와 질소로 이루어진 대기와는 구별됩니다.

맞습니다. 화성 대기는 지구 대기와는 다르게 핑크빛 또는 노란 갈색빛으로 보입니다. 이는 대기 중의 먼지와 알카리 금속의 산화물이 반응하여 생기는 색으로, 이산화탄소와 질소로 이루어진 대기와는 구별됩니다. 그러나, 화성 대기의 색상은 지리적 위치, 시간, 날씨 등에 따라 다르게 보일 수 있습니다. 예를 들어, 해가 떨어질 때나 일출이나 일몰 직전에는 빨간 색상으로 보이기도 합니다.

인간의 눈은 광도와 색상의 차이를 인식하는 능력이 있지만, 이러한 능력은 지구의 대기 환경에서 발달한 것입니다. 화성의 대기는 이산화탄소가 많은 환경에서 형성되어 있기 때문에, 지구 대기와는 매우 다른 색상을 띠고 있습니다. 이러한 이유로, 화성 대기의 색상을 정확하게 나타내는 것은 매우 어렵습니다.

화성에서 해가질 때 푸르게 진다고 하는데 그 이유가 뭐야?

화성에서 해가 질 때 붉은 빛과 파란 빛의 파장이 서로 다르게 굴절되기 때문에, 붉은 빛은 붉게 보이고 파란 빛은 붉게 보입니다. 이런 현상을 '레이리 경향(Rayleigh scattering)'이라고 합니다. 지구의 대기와 마찬가지로, 화성 대기도 파장이 짧은 파란 빛이 많이 분산되기 때문에, 해가 질 때 화성의 대기는 파란 빛으로 밝게 색칠된 것처럼 보입니다. 이러한 이유로, 화성의 일몰은 지구와는 다른 아름다운 푸른 빛을 띄고 있다고 합니다.

여기서 말하는 레이리 경향은 한국에선 공식적으로 '레일리 산란'이라고 부른다. 
중간에 '레이리 경향'이라고 언급되는 부분은 '레일리 산란'이라고 읽으면 된다.
종종 제대로 된 말로 고쳐주면 인식을 하지 못하는 경우가 있어서 있는 그대로 진행했다.

레일리 산란이 뭐야?

레일리 산란은 일몰 후에 더 잘 나타난다. 이 사진은 500m 고도에서 약 일몰 1시간 후에 해가 진 지평선을 촬영하였다.(위키피디아)

레일리 산란(Rayleigh scattering)은 대기 중의 분자(특히 질소와 산소)가, 태양 빛과 같은 빛의 파장보다 훨씬 작은 크기를 가지기 때문에 발생하는 현상입니다. 이 때, 파장이 짧은 파란색 빛이 분자에 의해 더 많이 산란되어 다양한 방향으로 흩어지기 때문에, 하늘은 파란색으로 보입니다. 이와 반대로, 파장이 긴 빨간색 빛은 분자에 의해 산란되지 않고 거의 직진하여 지평선에서 빨간색으로 보입니다. 이러한 이유로, 하늘은 주로 파란색으로 보이며, 일몰 시간에는 빨간색이 강조되는 아름다운 풍경이 만들어집니다.

레일리 현상(Rayleigh scattering)은 빛이나 다른 전자기파가 공기와 같은 기체나 우주의 먼지 등의 입자들과 상호작용하여 산란되는 현상을 말합니다. 이러한 산란은 빛이나 전자기파의 파장에 따라 산란되는 방향과 산란 강도가 달라지는데, 파장이 짧을수록 강한 산란이 일어나며, 파장이 길수록 약한 산란이 일어납니다.

예를 들어, 태양 광스펙트럼에서 파란색과 보라색 빛은 파장이 짧기 때문에 대기의 분자와 충돌하여 강하게 산란됩니다. 이러한 산란으로 인해 하늘은 파랗게 보이며, 태양이 지고나면 빛이 지평선에 가까워지면서 빨갛게 변하는 현상인 석양도 보라색 빛의 산란 현상으로 설명됩니다.

레일리 현상은 광통신, 대기과학, 우주항공 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다.

+위키피디아 레일리 산란

레일리 산란(Rayleigh scattering)은 전자기파가 파장보다 매우 작은 입자에 의하여 탄성 산란되는 현상이다. 빛이 기체나 투명한 액체 및 고체를 통과할 때 발생한다. 대기 속에서의 태양광의 레일리 산란은 하늘이 푸르게 보이는 주된 이유다. 공기중의 입자 (주로 산소나 질소)는 가시광선 빛의 파장크기 보다 훨씬 작기 때문이다. 빛이 그의 파장보다 작은 입자를 만날 경우, 빛은 모든 방향으로 산란된다. 따라서 하늘이 파란건 파란빛이 붉은빛 보다 훨씬 더 많이 산란되기 때문이다. 반대로 일출이나 일몰 때 하늘이 붉은 것도 이로 설명할 수 있다. 해질 무렵과 해뜰 무렵에 태양 빛은 더욱 먼 거리를 통과해야 하기 때문에 푸른빛은 거의 다 산란이 되어 아예 없어지고, 하늘에 보이는 빛은 붉은색이나 주황색을 띠게 된다.

왼편은 위키백과에서 가져온 레일리 산란 공식 전개된 부분이다. 

주어진 이미지에서 산란 입자의 크기(D)를 구하는 공식은 다음과 같이 주어졌다.

D = (λ / π) x sin(θ/2)

이때, 산란 입자의 크기는 그것의 특성인 반경과 파장의 비(x)로 변수화 되었다는 말은, D를 x로 대체하여 다음과 같이 표현할 수 있다는 뜻이다.

D = xλ

이어서 "레일리 산란은 x ≪ 1인 작은 크기일 때 일어난다고 정의할 수 있다"는 말은, 레일리 산란은 산란 입자의 크기(x)가 매우 작을 때(즉, x가 1보다 작을 때) 일어난다는 의미다.

그 다음으로 "큰 구형 입자에서의 산란은 임의의 크기 x에 대한 미 이론 2 에의해 설명 될 수 있다"는 말은, 큰 입자에서는 x의 크기가 어떤 값이든 상관없이 산란이 일어날 수 있다는 의미인 것이고.. 그리고 이런 큰 입자에서의 산란 현상은 "미 이론"이라는 이론으로 설명될 수 있다는 것을 나타낸다. 

마지막으로 "광선에서 일어나는 레일리 산란의 양은 입자의 크기와 빛의 파장에 따라 다르다"는 말은, 레일리 산란의 양이 입자의 크기(x)와 빛의 파장(λ)에 따라 달라진다. 이 부분에서 Io는 광선이 산란되기 전의 세기, I는 광선이 산란된 후의 세기를 나타낸다.

레일리 산란(Rayleigh scattering)은 전자기파가 파장보다 매우 작은 입자에 의하여 탄성 산란되는 현상이다. 빛이 기체나 투명한 액체 및 고체를 통과할 때 발생한다. (지구)대기 속에서의 태양광의 레일리 산란은 하늘이 푸르게 보이는 주된 이유다. 공기중의 입자 (주로 산소나 질소)는 가시광선 빛의 파장크기 보다 훨씬 작기 때문이다. (이말은 곧, 이산화탄소가 95%이상 차지하는 화성의 경우 레일리 산란이 다르게 나타난다는 말) 빛이 그의 파장보다 작은 입자를 만날 경우, 빛은 모든 방향으로 산란된다. 따라서 하늘이 파란건 파란빛이 붉은빛 보다 훨씬 더 많이 산란되기 때문이다. 반대로 일출이나 일몰 때 하늘이 붉은 것도 이로 설명할 수 있다. 해질 무렵과 해뜰 무렵에 태양 빛은 더욱 먼 거리를 통과해야 하기 때문에 푸른빛은 거의 다 산란이 되어 아예 없어지고, 하늘에 보이는 빛은 붉은색이나 주황색을 띠게 된다.존 윌리엄 스트럿 레일리가 1871년부터 레일리 산란의 이론을 도입하였다. 

그럼 화성에서 노을이 질 때의 하늘이 푸른빛을 띄는 이유를 레일리 산란을 바탕으로 설명해줘.

레이리 경향은 파장이 짧은 파란색 빛이 분자에 의해 더 많이 산란되어 다양한 방향으로 흩어지기 때문에, 파란 빛이 푸르게 빛나는 현상입니다. 화성의 대기도 지구의 대기와 마찬가지로 이러한 레이리 경향에 영향을 받습니다. 화성 대기에서 해가 질 때 붉은 빛과 파란 빛의 파장이 서로 다르게 굴절되기 때문에, 붉은 빛은 붉게 보이고 파란 빛은 푸르게 보입니다. 이러한 이유로, 화성에서 노을이 질 때 하늘은 지구에서 볼 때보다 더욱 푸르게 빛나는 아름다운 풍경이 만들어집니다.

그럼 지구에서도 해가 질때 레이리 산란의 영향을 받을텐데, 왜 화성과 지구는 다른 색으로 해가 지는거지? 

지구의 대기와 화성의 대기는 구성이 다르기 때문에, 해가 지는 과정에서 나타나는 색상 역시 다릅니다. 지구 대기는 산소, 질소, 이산화탄소 등으로 이루어져 있으며, 이에 따라 파장이 짧은 파란색 빛이 지평선에서 분산되어 하늘이 파랗게 보입니다. 반면, 화성 대기는 이산화탄소가 많은 환경에서 형성되어 있으며, 지구 대기와는 구성이 매우 다릅니다. 이산화탄소가 많은 환경에서는 파장이 긴 빨간색 빛이 지평선에서 분산되므로, 화성에서는 일몰 시에 파란색 빛이 분산되어 붉은 빛과 섞여 노을이 푸르게 빛나는 특이한 현상이 관측됩니다.

화성의 대기는 이산화탄소 비중이 95%에 육박한다.

이산화 탄소가 산소나 질소보다 입자크기가 더 큰가?

이산화탄소 분자(CO2)는 산소(O2)와 질소(N2) 분자보다 분자량이 크지만, 입자 크기는 더 작습니다. 입자 크기는 분자의 물리적 크기와는 다르게, 분자와의 상호작용을 기반으로 결정됩니다. 따라서, 이산화탄소 분자의 입자 크기는 산소 또는 질소 분자의 입자 크기보다 작을 수 있습니다.

그렇다면 화성대기가 이산화탄소가 95%인 이유로 지구에서 레일리현상에 의해 해가 붉게 지는것과 다르게, 파랗게 진다고 했는데. 레일리현상이란게 산란입자의 크기가 매우 작을때 일어나는 거라면 오히려 화성대기에서 더 붉게 해가 져야하는게 정상 아니야?

맞습니다. 레일리 산란은 산란 입자의 크기가 매우 작을 때 일어나며, 파장이 짧은 파란색 빛이 더 많이 산란되기 때문에 대기가 파랗게 보이게 됩니다. 이산화탄소가 95%인 화성의 대기에서는 이산화탄소 입자의 크기가 더 크기 때문에,????? 지구 대기에서와는 달리 레일리 산란이 아닌, 레일리 산란보다 더 큰 입자들에 의한 산란이 일어나게 됩니다. 이 경우, 파장이 긴 빨간색 빛이 더 많이 산란되기 때문에, 해가 빨갛게 보이게 됩니다. 따라서, 이산화탄소가 95%인 화성의 대기에서는 지구에서의 레일리 산란과는 달리, 레일리 산란보다 더 큰 입자들에 의한 산란이 일어나기 때문에, 해가 빨갛게 보이게 됩니다.

아니, 이산화탄소 입자가 질소나 산소보다 훨씬 작다는데? 

죄송합니다. 제가 이전에 말씀드린 내용이 잘못되었습니다. 이산화탄소(CO2) 입자의 크기는 질소(N2)나 산소(O2) 입자의 크기와 비슷하거나 조금 더 큰 것으로 알려져 있습니다. 따라서, 이산화탄소가 95%인 화성의 대기에서도 레일리 산란이 일어나게 되며, 파란색 빛이 더 많이 산란되어 대기가 파랗게 보이게 됩니다. 죄송합니다.

아니, 전에 이산화탄소는 분자량은 질소나 산소보다 크지만 입자 크기는 훨씬 작다고 하지 않았어? 

네, 정확히 말씀드린 것은 잘못된 내용이었습니다. 이산화탄소(CO2) 입자의 크기는 질소(N2)나 산소(O2) 입자의 크기와 비슷하거나 조금 더 작은 것으로 알려져 있습니다. 따라서, 이산화탄소가 95%인 화성의 대기에서도 레일리 산란이 일어나게 되며, 파란색 빛이 더 많이 산란되어 대기가 파랗게 보이게 됩니다. 이전에 잘못된 정보를 전달하여 죄송합니다.

정확한 정보를 찾으려고 다시 검색했다.

이산화탄소 입자 크기는 산소와 질소와 비교해서 어떻게 되나요?
이산화탄소 입자 크기는 산소와 질소 입자 크기보다 작습니다. 이산화탄소 입자의 크기는 대략 0.3 ~ 0.5 마이크로미터이며, 산소와 질소 입자의 크기는 대략 0.5 ~ 5 마이크로미터입니다.

결론은, 이산화탄소는 분자량은 더 많을지 몰라도 질소나 이산화탄소보다 입자 크기가 조금 더 작다. 

이산화탄소(CO2) 입자의 크기는 산소(O2)와 질소(N2) 입자의 크기와 유사합니다. 이러한 분자들은 모두 질량이 비슷하고, 분자 구조가 유사하기 때문에 크기 차이가 크지 않습니다.

일반적으로, 이산화탄소 분자의 직경은 약 0.33 나노미터(nm)이며, 산소와 질소 분자의 직경은 각각 약 0.3 nm입니다. 따라서, 이러한 분자들은 대기 중에서 유사한 거동을 보입니다.

그러나, 이산화탄소 분자는 지구 온난화의 주요 원인 중 하나이며, 그 농도가 높아질수록 온실 효과가 증가하여 지구의 기온 상승을 초래할 수 있습니다. 이러한 이유로, 이산화탄소 분자의 농도 감시와 관리는 중요한 문제가 되고 있습니다.

이산화탄소가 분자가 지구온난화의 주범인 이유는 산소나 질소보다 입자크기가 작아서야?

이산화탄소가 지구온난화의 주범인 이유는 입자 크기와는 관계없이, 대기 중 이산화탄소 농도가 증가함에 따라 지구의 기온이 상승하기 때문입니다. 이산화탄소는 태양에서 발생한 열에 의해 지구의 온도가 상승하는 온실 효과를 유발합니다. 이러한 온실 효과는 지구 온도 상승으로 이어지며, 이는 기후 변화 및 해수면 상승 등의 여러 가지 문제를 초래합니다. 따라서, 이산화탄소는 지구온난화의 원인 중 하나입니다.

그러니까 내말은, 이산화탄소의 어떤 성질이 지구 기온을 높이냐구. 그럼 이산화탄소가 95%나 되는 화성이 지구보다 기온이 높아야 하는거 아냐? 그런데 화성은 영하 65도인가 그렇지 않아?

이산화탄소의 특성 중 하나는 지구에서 발생하는 온실효과를 유발하는 것입니다. 이산화탄소 분자는 태양에서 발생한 열 에너지를 대기 상에서 흡수하게 됩니다. 이 에너지는 이산화탄소 분자를 더욱 활성화시키고, 이산화탄소 분자가 다시 지구로 방출되는 열 에너지를 감소시키지 않게 됩니다. 이러한 현상이 반복되면, 지구의 기온이 상승하게 되는 것입니다.

화성은 이산화탄소가 95%인 대기를 갖고 있지만, 지구와는 다른 환경이기 때문에 기온이 높지 않습니다. 화성은 지구보다 태양에서 더 멀리 위치하고 있으며, 대기의 농도와 더불어 특성도 지구와 다릅니다. 또한, 화성의 대기압이 지구보다 훨씬 낮기 때문에, 냉각 효과가 상대적으로 커서 화성의 기온은 지구보다 낮습니다.

그래 입자크기가 작은 이산화탄소가 밀도가 좀더 높아서 열에너지를 더 잡아둔다고 생각했어. 자세하게 설명해줘. 근데 그 크기 차이가 미미한데도 온실효과에 영향을 줘? 그럼 지구 대기중에 이산화탄소보다 입자크기가 작은 건 없어? 있을거 아냐.

네, 이산화탄소 입자 크기가 작다고 해서 모든 열 에너지를 흡수하는 것은 아닙니다. 다만, 이산화탄소 분자가 대기 상에서 일정한 양만큼 존재할 때, 태양에서 발생한 열 에너지를 일부 흡수하고 지구로 방출되는 열 에너지를 일부 감소시키기 때문에 온실효과에 영향을 줍니다.

이산화탄소는 분자 구조상 특별한 성질을 가지고 있습니다. 이산화탄소 분자 안에는 진동 모드라는 것이 존재하는데, 이 모드는 이산화탄소 분자가 어떻게 움직이는 지를 나타냅니다. 이진 탄소-산소 결합은 분자 안에서 진동 모드의 에너지를 저장하고, 이 모드는 이산화탄소 분자가 특정 파장의 전자기파를 흡수하면서 활성화됩니다. 이러한 원리로 인해, 이산화탄소 분자는 태양에서 발생한 열 에너지를 대기 상에서 흡수하게 되고, 지구의 온도가 상승하는 온실효과를 유발합니다.

지구 대기중에 이산화탄소보다 입자 크기가 작은 물질에는 수증기와 오존(O3) 등이 있습니다. 수증기는 지구 대기 중 가장 많이 존재하는 온실 가스이며, 오존 역시 지구 온도 상승에 영향을 미칩니다. 또한, 대기 중 미세먼지와 같은 입자 크기가 작은 물질들도 지구 온도 상승에 일정한 영향을 미치기도 합니다. 이러한 물질들이 지구 온도 상승에 얼마나 큰 영향을 미치는지는 여러 연구에서 아직 논란이 되고 있지만, 이산화탄소와 같은 온실 가스들이 지구 기온 상승에 큰 역할을 한다는 것은 과학적으로 입증되어 있습니다.

태양의 빛은 가시광선, 적외선, 자외선으로 나눌 수 있다. 가시광선은 인간이 볼 수 있는 빛의 범위이고, 적외선은 파장이 너무 길어서 보이지 않고, 자외선은 너무 짧아 보이지 않는다. 가시광선은 380-780나노미터로, 파장이 가장 짧은 보라색은 대기중에서 산란하여 눈에 잘 보이지 않는다. 파장이 가장 짧은 보라색을 시작으로, 남색, 파랑, 초록, 노랑,주황, 빨강색 파장이 눈에 들어오는데. 빨간 파장이 가장 길기 때문에 지구에서 노을이 질 때, 해가 붉게 진다.