지구 생태계는 먹이사슬로 연결되어 있어 한 종의 생명체가 멸종되면 이와 연결된 다른 종의 멸종도 연쇄적으로 일어나게 되었다. 그래서 지구생태계를 보전하는 일은 인류가 지속적인 생명을 유지해 나가는 기반이 되는 것이다. 이런 먹이사슬의 가장 근원이 되는 것은 식물의 광합성 작용을 통하여 생산되는 영양소이다. 즉 광합성 작용에는 태양에너지와, 물과 공기가 필요하기 때문에 지구에서 생명체가 살아가는 데 가장 필요한 것은 태양 에너지와, 물과 공기라고 할 수 있다.

태양에너지는 태양에서 나오는 빛이 지구에 복사된 것으로 이를 바탕으로 물과 공기를 이용하여 먹거리를 생산하게 된다. 또한 광합성 작용은 영양소를 만들면서 생명체가 호흡할 수 있는 산소가 만들어져 원만한 광합성 작용을 이뤄져야 지구생태계의 생명체들은 평온한 삶을 누릴 수 있는 것이다,

지구생태계가 평온한 삶을 유지하기 위해서는 좋은 공기와 좋은 물을 마실 수 있는 환경과 태양에너지를 활용할 수 있는 지구환경이 매우 중요하다. 이런 지구환경은 공기를 둘러쌓여 있어 흔히 대기권에서 이뤄지게 되어 있다.

지구 대기권은 질소, 산소, 아르곤, 이산화탄소 등의 기체 상태의 분자로 구성되어 있다. 대기권의 높이는 대략 1000km 정도로 추정하며, 지상 약 100km 까지는 각 공기의 성분비는 균일하다. 공기의 밀도와 기압은 지표면으로부터 위로 갈수록 급격히 낮아진다. 대기권은 높이에 따른 온도의 변화를 기준으로 대류권, 성층권, 중간권, 열권의 4개의 권역으로 구분한다.

대류권은 태양복사에너지 중 가시광선 영역에 의해 지표면이 가열되고 이 과정에서 흡수한 에너지를 적외선의 형태로 방출한다. 그런데 이 지구 복사에너지의 흡수량에 의해 위로 갈수록 기온이 낮아진다. 이로 인해 공기의 대류가 발생하고 바다와의 상호작용으로 바람과 강수현상 등 날씨의 변화가 일어난다.

대류권의 가장 아랫부분인 지상 부근에는 우리가 살아가는 데 필요한 적당한 온도와 산소가 풍부하지만 조금만 위로 올라가면 생물에게는 불편한 환경을 만나게 된다. 그런데 대류권이 평온해야 원만한 광합성 작용을 할 수 있어 생명체들이 안정된 삶을 누릴 수 있는 것이다.

지구가 탄생한 뒤 45억년이 되었지만 현재와 같이 대류권이 생명체가 살기에 최적화된 상태를 유지하게 된 것은 불과 약 4억 년 전에 불과하다고 한다. 그 동안 지구 대기권은 오랜 진화 과정을 거치면서 대기의 조성 변화와 오존층의 생성에 안정된 궤도에 진입하고 있게 되었다.

지구탄생 초기에는 가장 많았던 이산화탄소(CO2)는 해수에 녹아 침전되어 석회암으로 변하였으며 현재는 대기 전체 중에 약 0.3% 정도로 줄게 되었다. 그리고 대기 중에 없었던 산소는 바다에서 광합성 생물의 출현으로 광합성의 결과 발생한 산소가 해수와 대기 중에 공급되어 풍부한 산소를 제공하였다.

이 과정에 성층권에서는 대기 중의 산소(O2) 중 일부가 태양으로부터 오는 자외선을 흡수하여 오존(O3)을 생성하고 이로 인해 지상에 도달하는 자외선의 양이 급격히 줄어들면서 육상에 생물이 살 수 있는 환경을 제공하고 있다. 한편 이산화탄소와 대기 중의 수증기는 지구에서 방출하는 지구복사에너지의 일부를 흡수하여 지상으로 되돌려 주는 온실효과로 온도를 적절하게 유지하는 역할을 한다.

이런 지구시스템에서 가장 중요한 대기의 역할 중 하나는 지구 대기 대순환과 물질의 순환을 통한 지구에너지의 평형을 유지하는 것이다. 지구를 둘러싸고 있는 공기는 끊임없이 움직인다. 지구 전체적으로는 저위도의 남는 열에너지를 고위도로 수송하고, 고위도 지방의 차가운 공기를 저위도로 이동하게 하여 각 지방마다 연평균 기온이 일정하게 유지될 수 있도록 조절한다.

이 과정에서 거대한 세 개의 공기순환 세력이 형성되고 있는데 이것이 무역풍, 편서풍, 극동풍이며 연중 거의 일정한 방향으로 부는 세 바람의 영향으로 해양에는 해류에 의한 순환이 일어난다. 그리고 대기에는 온대 저기압과 열대 저기압 등의 다양한 대기 순환을 통해 열에너지 평형 상태를 유지하게 되는 것이다.

지구 대기는 순환과정에서 기온과 기압, 수증기량 등의 변화에 따라 단기간의 날씨 변화와 장기간의 대기의 상태에 따른 기후 변화가 발생한다. 대기권 중에 사는 우리는 기온, 기압, 습도의 변화와 바람에 민감하게 반응한다. 대기와 인체 사이의 상호작용은 개인의 몸과 마음의 상태에 영향을 주며, 건강하고 행복한 삶에 미치는 중요한 요인이 된다.

현재 인류는 산업화와 정보화 과정에서 많이 배출한 이산화탄소와 환경오염물질로 말미암아 지구 대기에 부정적인 영향을 주고 있다. 즉 이산화탄소는 지구의 온도를 상승시키는 지구 온난화가 일어나면서 남극과 북극의 얼음을 녹여 해수면 상승, 가뭄, 집중호우, 태풍, 지진, 화산 등 기후위기로 많은 기상재앙을 일으키고 있다.

그리고 환경오염물질은 생명체에게 독성물질을 체내에 쌓이게 하면서 만성질환으로 고생하게 만들고 있다. 그래서 화석연료 사용을 이제 그만 중단하고 이산화탄소가 배출되지 않는 청정에너지로 전환시켜 나가야 된다고 매년 유엔에서는 세계 정상들이 모여 기후변화협상을 논의하고 있는 것이다.

지구환경을 되살려 좋은 공기와 좋은 물이 있는 여건을 조성하고 지구온도 상승을 극복하여 평온한 대기권이 조성될 수 있도록 해야 우리들의 후손들이 안심하고 살 수 있는 세상이 되는 것이다.