지구의 역사 이래 산업혁명의 시기 이후 이산화탄소의 농도가 극적으로 높아지기 시작하며, 그 농도의 그래프와 같이 지구의 기온이 높아지는 기후 온난화가 같이 이루어지고 있다고 한다. 이것은 엄연한 사실이긴 한데, 과연 진실이기도 할까?

이것을 이해하기 위해선 오랜 지구의 역사에 따른 기후변화에 주목해야 한다. 지구의 탄생 이후 오랜 선캄브리아기를 거쳐 고생대, 중생대, 그리고 신생대에 이르기까지 지구의 기온 변화를 살펴볼 필요가 있다. 그러나 애석하게도 고생대 이전의 시기에 대해선 과학적 자료가 많지않은 관계로 그 기후를 추측하기가 매우 어렵다. 단지 초기 선카브리아기는 산소의 농도가 낮았었으나 시아노박테리아의 출현으로 인해 산소의 농도가 높아졌다고 파악할 수 있고, 그 과학적 증거들도 있다. 이후 고생대가 되면서 육지 식물과 해양 생물들이 번성했음을 우리는 알 수 있다. 그리고 중생대가 되면서 육지 동물들이 번성할 수 있어서 공룡이라는 거대 생물이 탄생할 수 있었고, 그 외 다른 많은 육지 생물과 수생 생물이 번성했음을 알 수 있다. 또한 이 시기의 기후는 전체적으로 온화한 시기였다는 것 까지 파악할 수 있다.

신생대에 이르러서야 척추동물 중에서도 포유류가 번성했음을 우리는 또한 알고 있다. 게다가 몇 번의 빙하기와 간빙기가 있었음도 우리는 알고 있다. 이렇게 우리는 화석과 그외 암석에 남겨진 증거들로 과거 지구의 기후와 환경을 추측해 낼 수 있다.

현재 지구는 중심축으로부터 23.5도 기울어진 상태에서 자전을 하고 있다. 하지만 지구라는 행성의 자전축은 세차운동으로 인해 그 기울어지는 각도가 변화했었다는 것 또한 알 수 있다. 따라서 그 기울어지는 각도에 따라 지구의 기후 환경도 변화했었으리라 당연히 추측할 수 있다. 암석에 남겨진 흔적으로 인해 과거 그 각도가 변화했었다는 것은 알 수 있지만 그 기후가 어땠었을지까지는 알기가 힘들다. 단지 그 영향을 받아 변화가 있었으리라 추측할 뿐이다. 따라서 과학적 증거가 많지 않은 고생대나 중생대의 기후를 추측하기는 조금 어려운 일이다.

그나마 짧은 신생대 동안은 겨우 6500만년 밖에 되지 않고, 그 과학적 증거도 상대적으로 풍부하기에 과거 어느 시기에 빙하기가 있었고, 간빙기가 있었음을 우리는 알 수 있다. 가장 최근의 빙하기는 약 1만년 전이고, 현재 약 1만2천년의 간빙기가 계속되고 있다고 생각된다. 이런 빙하기와 간빙기가 생기는 원인은 지구 해양의 대류현상 때문인 것으로 추측되며, 이는 지구의 세차운동과도 연관되어 있다.

지구의 북극(과 남극)은 진북과 자북으로 나뉘는데, 진북은 지구 자전축의 북쪽 끝을 나타내며, 자북은 거대한 자석인 지구의 북극, 즉 S극을 뜻한다. 진북은 자전축의 끝으로서 자전축이 세차운동으로 흔들려도 변하지는 않지만, 그 기울어짐 정도에 따라 변화될 수 있다. 현재의 진북은 자전축의 끝이 북극성을 향한 방향이지만 과거엔 그 위치가 달랐을 것으로 알려져 있다. 그리고 자북은 현재 캐나다의 허드슨만에 위치한 것으로 알려져 있지만 이 또한 그 위치가 시대에 따라 변하게 된다. 자북의 근처에서는 태양에서 방출되는 플라즈마 입자가 지구 대기권의 자기장과 만나 일어나는 현상인 오로라를 관찰할 수 있다(물론 자북의 반대편인 자남 지역 근처에서도 관찰된다). 그런데 약 천 여 년 전인 고려시대에는 우리나라에서도 오로라가 관찰되었음이 [고려사]에 기록되어 있고, 비슷한 시기의 일본 역사서에서도 비슷한 기록을 찾아볼 수 있다. 이것을 보면 자북은 생각보다 수시로 그 위치를 옮김을 알 수 있다.

지구 온난화를 이야기하는데 왜 이렇게 오랜 지구의 역사와 빙하기와 간빙기, 그리고 진북이나 자북같은 것을 이야기하느냐.

이것은 지구의 자전축의 변화나 자북의 변화같은 것이 지구 해양의 대류에 영향을 미쳐 지구 대기의 변화를 일으키기 때문이다.

또 하나 지구 대기의 변화를 이야기하기 위해선 지구 대기의 "열 평형 현상"을 이야기 해야 한다.

기본적으로 지구 대기의 열 평형 현상은 지구가 태양으로 부터 받은 에너지만큼 지구가 외부로 내보내거나 축적해 열적 평형상태에 있다는 것이다. 이러한 열적 평형상태에 있지 않다면 지구의 기온은 계속 오르거나 또는 내리는 상태가 되어야 한다. 전 지구적 변화가 생긴다면 우리 인류의 활동과 무관하게 지구의 기온은 오르거나 내리는 상태에 이르게 되며, 열적 평형 상태가 깨어지게 된다.

지구는 역사 이래로 수 차례의 대멸종을 겪었다. 전 지구적 환경 변화에 의해 지구에 사는 생물종의 75% 이상이 멸종하는 현상으로, 화석 증거를 통해 그 발생이 있었음은 알 수 있지만 그 원인까지는 정확히 알지 못한다. 그나마 유측하기로는 약 6500만년 전 백악기 말에 소행성이 떨어져 공룡이 대멸종하는 사건이 있었음만 알 수 있을 뿐이다.

지구가 열적 평형상태를 이루지 못하는 사태를 겪게 되면 지구의 기온은 극적으로 변화하게 될 것이고, 이는 대멸종을 겪게되는 원인이 된다. 

원시 인류는 석기시대까지는 그저 자연에 존해하는 나무를 이용해 불을 활용하여 그 문몀을 발전시켜 왔다. 나무라는 것은 태양이 지구에 보낸 에너지를 식물의 형태로 전환하여 축적시킨 것이다. 그리고 수렵과 채집이라는 활동을 하였고, 이후 작물의 재배를 통해 그 문몀을 발전시켜 왔다. 따라서 인류의 활동은 태양이 지구에 보낸 에너지만큼만 이용할 수 있었고, 당연히도 지구는 열적 평형상태를 유지할 수 있었다. 따라서 인류의 활동으로 인한 지구 환경에는 큰 영향을 줄 수 없었고, 그 외적 지구 환경의 변화에 따른 빙하기나 간빙기를 겪을 수 밖에 없었다.

현재 인류는 산업혁명의 시기 이후 화석연료를 사용하면서 극적으로 그 문명을 발전시켜 왔다. 인류가 사용하는 화석연료는 고생대 이후 지구에서 활동하던 생명체가 화석화되면서 그것이 석탄이나 석유, 천연가스 등과 같은 것으로 변화되어 지구 대지에 축적된 것이다. 이렇게 대지에 축적된 화석연료를 인류가 이용하게 됨에 따라 태양이 지구에 보내왔었던, 그래서 지구 대지에 축적되었던 에너지원을 사용하게 된 것이다. 태양에너지는 탄화수소의 형태로 지구 대지에 축적되었고, 이것이 석탄, 석유, 그리고 천연가스 같은 것들이다.

이것은 인류가 새로운 에너지원인 화석연료를 사용함에 따라 태양이 지구에 보내오는 에너지와 기존에 축적되었던 에너지까지 사용할 수 있게 된 것이다. 훨씬 더 많은 에너지를 사용할 수 있게 되자 인류의 문명은 극적으로 발전하기 시작했고, 그것이 현재에까지 이르게 된 것이다. 화석연료의 사용은 당연하게도 지구의 열적 평형상태를 깨트리기 시작했고, 탄화수소 형태로 축적된 화석연료의 사용의 결과는 당연하게도 이산화탄소의 증가를 불러 일으키게 되었다. 

즉, 지구 대기의 이산화탄소 농도의 증가는 지구 대기의 온난화를 일으키는 주범이 아니라 지구 대기 온난화를 가르키는 지표인 것이다.

이렇게 지구 온난화는 현재 일어나는 상황이고, 따라서 지구 온난화를 억제하기 위해서는 당연하게도 화석연료의 사용을 줄여야 하는 것이다. 화셕연료의 계속적인 사용은 당연하게도 인류 활동에 의한 지구의 열적 평형상태를 깨트리는 행위이며, 지구 온난화를 불러일으킬 수 밖에 없는 것이다.

따라서 지구 온난화를 막기 위해선 지구 대지에 축적된 화석연료를 사용하는 것이 아니라 현재 지구가 받고 있는 태양 에너지를 활용하는 방법, 즉 소위 재생에너지를 사용해야 한다. 태양광 발전, 풍력 발전, 조류나 조석 간만의 차를 이용한 발전 등등이 그 대안이 될 것이다.

여기서 몇몇 독자들은 눈치를 챘을 것이다. 우리가 현재 주어진 태양에너지를 이용하는 방법들이 모두 "발전"이라는 형태라는 것을 말이다.

인류 문명 발전의 발자취를 따라가다보면 석기시대 이후 청동기, 철기시대를 거친다. 이때는 석탄이란 형태의 화석연료를 직접 사용하는 방법이다. 산업혁명의 시기에서도 화석연료의 직접적 사용으로 인한 증기기관의 형태로 그 에너지원을 이용한다. 그러나 그 이후 문명의 발전은 "전기"의 사용으로 인해 이루어지게 된다. 전기를 이용해 빛을 만들어 낼 수 있었고, 열도 만들어 냈음며, 이를 이용한 운동에너지로 자동차나 배, 잠수함 따위도 만들어 낸다. 이런 의미에서 보자면 재생 에너지의 사용 뿐 아니라 원자력 발전도 친환경적인 방법이라고도 볼 수는 있다(나중에 원자력 발전에 대한 이야기는 따로 또 해보겠다).

아무튼 이산화탄소는 지구 온난화를 일으키는 주범이 아니라 지구 온난화를 나타내는 지표이며, 화석연료의 사용을 줄이는 것만이 인류의 활동으로 인한 지구의 열적 평형상태를 유지할 수 있는 방법이고, 재생에너지의 사용만이 지구온난화를 막고 인류의 활동으로 인한 지구 대멸종을 막는 유일한 방법이라는 것이다.