세계적인 대기 물리학자의 기후 위기 시대 생존 지침서! ‘대기’라는 기후 시스템, 그 거인의 해부학 『하늘 읽기(원제:Firmament: The Hidden Science of Weather, Climate Change and the Air That Surrounds Us)』는 대기가 어떻게 작동하는지, 그 과학적 원리를 보여준다. 대기 물리학자이자 70만 구독자 유튜브 채널을 운영하는 과학 커뮤니케이터 사이먼 클라크의 책은 대기 과학의 탄생부터 기후 위기의 현실까지를 쉽고 선명하게 풀어썼다. 대기의 층과 흐름, 역사까지 아우르며 핵심 개념을 물리 법칙과 최신 모델링으로 차근히 설명한다. 독자는 폭우·한파 같은 극한 현상부터 장기적 변화까지를 하나의 원리로 읽게 된다. 오랫동안 대기를 하나의 시스템으로 조망하는 본격 대중서는 드물었고, 『하늘 읽기』가 그 공백을 설득력 있게 채운다. 이제야 독자들이 기다려 온 ‘제대로 된’ 대기 과학서가 나왔다. 이 책은 날씨와 기후를 분리하지 않고 대기를 하나의 유기적 시스템으로 보여주며, 대기를 ‘거인의 숨결’, 하늘은 ‘행성의 생리’로 제시한다. 저자는 기후 위기에 대해 ‘궁극적으로 대기 과학에서 시작되며, 대기 과학에서 끝난다’라고 말하며, 우리 지구를 둘러싼 대기에 대한 총체적 이해를 제안한다. 과학적으로 엄밀하면서도 독창적인 전개로 대류권·성층권, 제트기류·엘니뇨 남방진동·극소용돌이 같은 핵심 개념을 설명하고, 수천 년의 기상학과 대기 과학의 역사, 과학자들의 도전을 생생하게 엮어낸다. 저자의 하늘 풀이를 따라가다 보면 독자들은 기상학의 기본에서부터 상태 방정식, 원시 방정식, 카오스 이론 등 물리학적 개념까지 맥락 있게 이해하게 된다. 그뿐 아니라 책은 엄밀한 데이터를 통해 지금 우리 시대의 기후 위기가 어디에 와 있는지, 그리고 우리가 무엇을 해야 할지 생각의 출발점으로 이끈다.

저자 : 사이먼 클라크 대기 물리학자, 과학 커뮤니케이터. 영국 옥스퍼드대학교 세인트피터스칼리지에서 물리학 전공으로 학·석사 통합 과정을 이수했다. 이후 영국 엑서터대학교에서 마크 볼드윈 교수와 북극 지역의 성층권-대류권 결합을 연구했으며, 이론 대기 물리학 박사 학위를 취득했다. 현재 70만 명의 구독자를 보유한 유튜브 채널 ‘Simon Clark’를 운영하고 있다. 역자 : 이주원 경희대학교 우주과학과를 졸업하고, 같은 대학에서 우주탐사학과 석·박사 통합 과정을 수료했다. 시립천문과학관과 어린이 천문학 교육회사에서 근무하며 과학과 대중과의 소통을 경험했고, 이후 고향인 제주로 돌아와 우주 커뮤니케이터로 활동하며 과학의 즐거움을 전하고 있다. 지은 책으로는 『별자리들』과 『엄마, 걱정하지 마요, 나는 잘 살고 있으니까』가 있다.

추천의 글 ㆍ 006 프롤로그 - 거인 ㆍ 010 제1장 - 아이디어　ㆍ 018 제2장 - 탄생　ㆍ 042 제3장 - 바람　ㆍ 069 제4장 - 필드　ㆍ 085 제5장 - 무역풍　ㆍ 109 제6장 - 거리　ㆍ 135 제7장 - 예보　ㆍ 156 제8장 - 소용돌이　ㆍ 186 제9장 - 변화　ㆍ 208 에필로그 - 가족　ㆍ 264 감사의 말　ㆍ 274 용어 해설　ㆍ 278 주　ㆍ 282 참고 문헌　ㆍ 294 찾아보기　ㆍ 305

이 책을 쓴 가장 큰 이유는, 기후 변화는 우리가 대기에 대해 알고 있는 사실, 즉 수백 년간 이어진 사고와 실험 속에서 성장하고 자리 잡은 주제의 일부라는 것을 보여주기 위함이었습니다. 기후 변화란 지식의 숲에 심어진 한 그루의 나무일 뿐입니다. 수천 년 동안의 관측을 통해 1세기 전에는 이산화탄소가 어떻게 지표면을 따뜻하게 만드는지 밝혀냈고, 수십 년 전부터는 이산화탄소가 대기 속에서 어떻게 혼합되는지도 알게 되었습니다. 기후 변화에 대해서는 여전히 활발하게 연구 중이지만, 그 뿌리는 대기 과학이라는 나무에 있습니다.
-프롤로그 「거인」, 15-16쪽

콕스웰과 글레이셔는 깨닫지 못했지만, 그들은 세계 최초의 업적을 달성했습니다. 그들은 거의 틀림없이 하층 대기를 벗어난 최초의 사람들일 것입니다. 글레이셔가 정신을 잃지 않고 기기를 지켜봤더라면 세상을 깜짝 놀라게 했을 내용을 발견했을 것입니다. 지구의 대기가 당시 예상한 것보다 복잡하며 여러 층으로 이루어져 있다는 사실을 말이죠.
-제1장 「아이디어」, 23-24쪽

지금 가장 핵심적인 사실은 다음과 같습니다. 대기는 그 위에 있는 태양에 의해 직접적으로 데워지는 것이 아니라, 그 아래에 있는 지구에 의해 가열된다는 점입니다. 요리에 비유하자면, 대기라는 유체는 마치 오븐 그릴 아래에 놓인 냄비의 물처럼 위에서 가열되는 것이 아니라, 가스레인지에 올려진 냄비의 물처럼 아래에서 가열되는 것입니다.
-제4장 「필드」, 96-97쪽

남방 진동이란 태평양과 인도양 사이에서 기단이 마치 시소처럼 출렁거리는 현상을 의미합니다. 일반적으로는 태평양 동부와 서부(각각 타히티와 호주의 다윈) 지역 간의 기압 차이를 기준으로 이 현상을 측정합니다. 시소 또는 출렁거린다는 표현은, 한 지역의 기압이 상대적으로 높을 때 다른 지역의 기압은 상대적으로 낮다는 의미입니다. 앞서 살펴본 바와 같이, 이러한 기압의 불균형은 필연적으로 대기 순환을 유발합니다. 이 경우에 발생하는 기류를 워커 순환이라고 합니다. 이 순환은 태평양을 가로질러 공기를 운반하며, 남방 진동 지수라는 수치로 흐름의 방향(동쪽에서 서쪽 또는 서쪽에서 동쪽)과 강도(양수든 음수든 숫자가 클수록 순환이 강함)를 표현합니다.
치밀한 통계 분석을 통해 워커는 남방 진동 지수의 값이 인도 몬순에 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈습니다.
-제6장 「거리」, 149-150쪽

비에르크네스는 페렐과 같은 선구자들의 연구를 바탕으로, 뉴턴, 코리올리, 오일러 등 여러 이론 물리학자들의 업적을 통합하여 대기 흐름을 설명할 수 있는 간결한 방정식 체계를 제시했습니다. 이 방정식들은 훗날, 학부생들의 표현을 빌리자면 다소 가혹하게도, 원시 방정식이라 불리게 됩니다. 수학적 배경이 없는 사람에게는 복잡하게 느껴질 수 있지만, 그 본질은 매우 직관적이고 단순합니다.
-제7장 「예보」, 170-171쪽

혹시 인간이 지구 전체의 공기를 오염시키고 있는 것은 아닐까? 당시로서는 터무니없는 생각처럼 보였습니다. 대기라는 것은 인간의 활동과는 무관해 보일 만큼 거대했으니까요. 그러나 과학의 본질은 질문을 던지는 데 있기에, 몇몇 과학자들은 그 질문을 진지하게 탐구하기 시작했습니다.
스웨덴의 지질학자 아르비드 회그봄Arvid H?gbom(1857~1940)은 화산 활동, 해양의 흡수, 산성비에 의한 방출 등 자연적 과정을 통해 탄소가 순환하는 방식을 추정하여 정리했습니다. 그러던 1896년, 그는 공장이나 철도 등에서 발생하는 인위적 탄소 배출도 포함시켜야겠다는 생각에 이르렀습니다. 길고 긴 계산을 마친 그는 그 결과에 깜짝 놀라고 말았습니다. 인간 활동이 대기 중에 추가하는 CO₂ 양이 자연적 과정에서 배출되는 양과 거의 맞먹는 수준이었기 때문이죠
-제9장 「변화」, 238-239쪽

궁극적으로 우리는 거인의 손바닥 위에 놓여 있습니다. 그러나 그 거인은 결코 우리의 적이 아닙니다. 박테리아가 인간을 적이라 여기지 않듯, 대기 역시 우리의 존재에 아무런 관심이 없습니다. 만약 대기가 수십억 년의 이야기를 담은 자서전을 쓰게 된다면, 인류는 아마 작은 각주 정도로만 등장할 것입니다. 수천 년간 지속되는 이산화탄소 급증과 그 뒤를 잇는 길고 느린 감소로 특징 지어지는 순간적인 흔적에 불과하겠죠. 어쩌면 이마저도 우리의 중요성을 과대평가한 것일지도 모르겠습니다.
대기는 우리를 필요로 하지 않습니다. 그러나 우리는 대기가 필요합니다.
-제9장 「변화」, 261-262쪽

대기는 변화하고 있으며, 그 책임은 우리에게 있습니다. 과학은 지구가 아주 먼 과거에는 지금과는 전혀 다른 모습이었음을 밝혀냈고, 우리가 이산화탄소를 계속 배출한다면 기후는 인류가 살아남기 위해 진화해 온 섬세한 균형에서 벗어나게 될 것임을 경고하고 있습니다. 기후의 파괴적인 변화를 어떻게 피할 것인가는 단지 대기 과학의 문제만은 아닙니다. 경제학, 사회학, 정치학, 그리고 그 외 수많은 분야들이 함께 고려되어야 하죠. 그러나 이 질문은 궁극적으로는 대기 과학에서 시작되며, 대기 과학에서 끝납니다. 대기 조성의 변화에 따라 지구가 어떻게 반응할지를 정확히 이해하지 못한다면, 우리가 처한 상황에서 벗어날 수 있는 행동 방침을 세우는 것은 불가능합니다.
- 에필로그 「가족」, 272쪽

★영국 워터스톤스 올해의 과학책★ ★BBC·가디언·뉴사이언티스트 추천 도서★ 기후 위기 시대, 우리가 꼭 알아야 할 교양 지식 “기후 변화는 전 세계에서 자행된 최대 사기극이다.” 도널드 트럼프 미국 대통령이 각종 공식 석상에서 꾸준히 제기하고 있는 주장이다. 수많은 과학 데이터에도 불구하고 기후 위기 음모론의 확산은 여전하다. 노벨물리학상 수상자인 존 클라우저 박사는 2023년 “지구에 기후 위기는 없다”라고 주장하기도 했다. 자극적 영상으로 수익을 올리는 콘텐츠 제작자들도 합세해 음모론을 가속화하고 있다. 정말 기후 위기는 없는 걸까? 트럼프 대통령은 지난 제80차 유엔총회에서 같은 주장을 되풀이하며 기후 위기 음모론을 제기했다. 이번이 처음이 아니다. 2017년에는 파리기후변화협약을 탈퇴하면서 ‘지구 온난화는 완전 사기’라는 공개 선언을 한 바 있으며, 재선 기간에는 노골적으로 “드릴, 베이비, 드릴(Drill, baby, drill)”이라는 구호를 내걸기도 했다. 한편 2023년 유엔 세계기상기구는 기후 위기를 막기 위한 기온 상승 상한선인 기준점 1.5도가 5년 안에 깨질 가능성이 66%에 이른다고 명확하게 경고했다. 대부분의 과학자가 기후 위기와 최근 극한의 날씨 변화 관계를 명백히 증명하고 있음에도 일부 ‘기후 위기 회의론자’들의 주장과 앞서 언급한 자극적 미디어의 영향으로 점점 더 많은 사람이 ‘기후 위기 음모론’에 귀를 기울이고 있다. 기후 음모론에는 정말 근거가 있는 걸까? 과학적 데이터에 낯선 사람들은 혼란스러운 정보들에 어떻게 대처해야 할까? 기후와 지구의 대기에 대한 쉽고 정확한 지식을 확인할 순 없을까? 대기 물리학자이자 70만 구독자를 보유한 유튜브 채널을 운영하며 과학 커뮤니케이터로도 활동하고 있는 사이먼 클라크(Simon Clark)의 『하늘 읽기:날씨와 기후 변화, 그리고 우리를 둘러싼 공기에 숨겨진 과학』은 기후 위기 시대에 우리가 꼭 알아야 할 ‘대기(大氣)’에 대해 쉽고 재미있게 풀어낸 교양 과학서다. 책은 기후 위기에 대한 명확한 데이터를 제시하며 과학적으로 해설하는 한편, 생명을 가능하게 하는 기후 시스템의 면면을 총체적인 시각으로 흥미진진하게 설명한다. 2022년 처음 출간된 직후 『하늘 읽기』의 탁월한 스토리텔링과 학문의 경계를 지우는 과학 지식의 독창성에 수많은 찬사가 쏟아졌다. 영국 워터스톤스는 “대기 과학의 탄생에서 기후 위기까지를 한 호흡으로 꿰뚫은 보기 드문 종합 교양서”라며 ‘올해의 과학책’으로 선정했으며, 『아이리시인디펜던트』는 “하늘에서 벌어지는 일이 우리 머리 위를 그냥 지나치지 않도록 설명한다”라고 평했다. 그 외에도 다수의 매체에서 호평을 받았으며 BBC·『가디언』·『뉴사이언티스트』 추천 도서에 올라 여전히 스테디셀러를 유지 중이다. 대중의 언어로 풀어낸 하늘 위 수천 년 과학의 역사 저자는 우리 시대의 기후 위기는 ‘궁극적으로 대기 과학에서 시작되며, 대기 과학에서 끝난다’라고 밝히고 있다. 하지만 정작 많은 사람이 기후 위기를 추상적으로 이해하고 있을 뿐, 대기라는 시스템에 대해서는 충분히 알지 못한다. 독자들에게 지구의 하늘에서 무슨 일이 일어나는지 정확히 설명하기 위해 책은 “대기 전체를 한 명의 거인”으로 보고 기압, 온도, 대기권, 제트기류, 극 소용돌이 등 그 과학적 전모를 하나하나 파헤치고 있다. 『하늘 읽기』의 가장 큰 장점은 과학적으로 엄밀하면서도 동시에 독창적인 지식 전개에 있다. 저자 사이먼 클라크 본인이 밝히고 있듯 대기 과학, 기상학은 “화학, 물리학, 지질학 등 여러 학문과 긴밀하게 연결되어 있으며”, “인류 지식이라는 커다란 직물 속에서 한 줄기 실처럼 얽혀 있”는 전 지구적 과학이다. 그래서 저자는 거인을 쫓아가기 위해 때로는 마치 바람처럼 또는 공기처럼 수천 년 과학 그리고 대기 과학의 가장 결정적이고 위대한 장면들을 찾아 쉽게 이해할 수 없는 대기 과학의 총체적 지식에 접근할 수 있게 해준다. 기원전 기상학의 탄생을 좇아 아리스토텔레스의 우주관을 살피기도 하며, 무역풍의 원리를 알려주기 위해서는 알렉산더 대왕의 아버지, 마케도니아의 필립 2세의 전장으로 독자들을 데려간다. 또한 제트 기류의 발견과 원리는 동태평양의 이상 기온 현상인 엘리뇨와 라니냐를 경유해, 인도 아대륙의 몬순 기후에 이르기도 한다. 이렇듯 저자는 누적 7,000만 뷰를 기록한 유튜브 채널 운영과 과학 커뮤니케이터로서의 역량을 책에 한껏 담아냈다. 하늘을 읽어주는 저자의 친절한 설명을 따라가다 보면 과학에 익숙하지 않은 독자 역시 대기라는 지구 시스템을 손쉽게 이해하게 된다. 그뿐만 아니라 상태 방정식, 원시 방정식, 카오스 이론, 흑체 복사 등 대학 교재에 나올 법한 이론들도 개념 이해가 가능해진다. “성층권과 대류권 구분도 못 하던 독자가 마지막 장에서는 대기 역학의 큰 그림을 그리게 된다”라는 이 책에 대한 인상적인 평가를 이제 우리나라 독자들도 직접 경험할 수 있을 것이다. 인류가 하늘을 이해하기까지, 과학자들의 위대한 지적 모험을 만나다 『하늘 읽기』의 대기 과학 이야기는 1862년 하늘 위로 향한 열기구 조종사 제임스 글레이셔와 헨리 콕스웰에서부터 시작된다. 거대한 열기구 매머드에 기압계와 온도계, 풍속계 등 각종 측정 도구들을 싣고 하늘로 향한 이들은, 장비 문제로 고도를 조절하지 못해 질식사할 위험에 빠지고는 겨우겨우 지상으로 돌아온다. 실패한 경험으로 여겼던 이 여정은 훗날 다시 평가받게 된다. 당시 이들은 인지하지 못했지만 열기구는 상공 3만 7,000피트(11.3킬로미터)까지 다다랐을 것으로 추정되고 있다. 인류가 최초로 대류권계면에 진입한 것이다. 책은 대기 과학의 가장 중요한 현상과 개념으로 독자들을 안내하는 동시에 지금의 대기 과학을 있게 한 역사 속 과학자들의 도전도 함께 그리고 있다. 이야기 속에 등장하는 과학자들은 대기 과학 분야에 한정되지 않는다. 또한 정규 교육을 이수한 엘리트 과학자에 한정되지도 않는다. 저자는 때로는 그들의 위대한 도전을 다루고 때로는 인정받지 못한 성실한 패배자의 뒷이야기를 쫓기도 한다. 최초로 온도 측정기를 선보여 대기 과학을 영원히 바꿔놓은 갈릴레오 갈릴레이, 단 하나의 방정식도 등장하지 않는 논문으로 지구물리유체역학의 문을 연 윌리엄 페렐, 대학교 수위로 일하다가 빙하기 알베도 피드백 이론의 기초를 마련한 제임스 크롤, 지구 대기의 적외선 흡수를 입증하고도 여성 과학자라는 이유로 가려진 유니스 푸트 등 인류가 하늘을 이해하게 되기까지의 과정에는 무수한 과학과 무수한 과학자의 이야기로 가득 차 있다. 『하늘 읽기』는 그 오랜 역사, 위대하고 또 뜻밖이었던 과학의 역사를 함께 호흡해 보기를 권하고 있다. 지구는 우리를 필요로 하지 않는다 하지만 우리는 지구가 필요하다 사이먼 클라크는 책의 마지막을 지구 온난화에 대한 정확한 분석으로 마무리한다. 414ppm에 이르는 대기 중 CO₂ 증가 데이터와 그에 따라 예상되는 변화에는 어떠한 음모도 없으며, 어떠한 속임수도 없다. 저자는 이 책의 모든 내용이 “철저히 데이터에 근거하고 있으며, 엄격한 동료 심사를 거쳐 학술지에 발표되고, 지속적으로 검증과 정정을 거쳐”온 것임을 밝히고 있다. 그럼에도 이러한 정보와 데이터를 무시한다면 위험한 것은 지구가 아니라는 점도 강조한다. 지구와 대기라는 거인은 여전히 살아남을 것이며 수십억 지구의 역사에서 “인류는 아마 작은 각주 정도”에 불과할 수 있다는 것이다. 저자가 말하듯 대기 조성의 변화에 따른 지구의 반응을 이해하지 못한다면 우리는 위기에서 벗어날 수 있는 행동 방침을 세우는 것이 불가능하다. 그리고 많은 것이 이미 밝혀져 있다. 수천 년의 과학, 수많은 과학자 그리고 이 책 『하늘 읽기』의 저자는 할 일을 마쳤다. 이제 기후 위기의 시대를 어떻게 돌파할 것인지 그리고 인류가 대기라는 거인과 지구에서 어떤 이야기를 써나갈지 그 실천은 이 책을 읽는 독자들의 몫이다.