기후물리학-세상에서 가장 쉬운 과학 수업-

뷔퐁의 지구 나이 계산에서 마나베.하셀만의 기후모델까지

기후물리학자 하셀만이 바꾼 과학의 패러다임

기후위기의 시대, 과학이 답하다!

「노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학」 시리즈의 18번째 책인 『기후물리학』은 아레니우스의 온실효과 계산에서 시작해 마나베 슈쿠로의 기후 모델, 그리고 하셀만의 확률적 기후모형에 이르기까지, 인류가 기후를 물리학적으로 이해해 온 과정을 보여준다.

고대 그리스의 지질학적 상상, 대륙 이동설과 빙하기 이론, 대기권 발견과 구름 연구, 현대 기상학과 일기예보의 탄생까지, 방대한 기후학의 역사가 물리학적 맥락 속에서 흥미롭게 서술된다.

특히 2021년 노벨 물리학상을 공동 수상한 마나베 슈쿠로와 하셀만의 논문을 원전 그대로 수록하여, 독자가 기후과학의 진화 과정을 직접 경험하도록 했다. 기후의 불확실성을 확률적으로 설명해낸 하셀만의 연구는 오늘날 기후위기 시대의 과학적 근거로 자리매김한다.

지은이 : 정완상

과학에 대한 호기심으로 서울대학교 무기재료공학과에 다녔고, 물리를 향한 마음이 더욱 커져 한국과학기술원(KAIST)에서 이론물리학을 전공하며 석박사 학위를 받았다. 30세에 경상국립대학교 물리학과 교수가 되어 학생들에게 물리 사랑을 전파하고 있다. 초심을 잃지 않기 위해 꾸준히 연구하며 현재까지 국제 학술지(SCI 저널)에 300여 편의 논문을 게재했다. 직접 만나는 학생뿐만 아니라 더 많은 학생에게 과학과 수학의 즐거움을 알려주고자 책을 통해 독자를 만나고 있다. 「과학자가 들려주는 과학 이야기 시리즈」 중 『아인슈타인이 들려주는 상대성 이론 이야기』를 비롯한 31권과 「과학공화국 법정 시리즈」 50권을 집필했다. 최근에는 중학교에서도 통하는 초등수학을 카툰으로 그린 「개념 잡는 수학툰 시리즈」를 출간했고, 노벨상 오리지널 논문을 쉽게 풀어낸 「노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 시리즈」를 집필 중이다. 우리나라에서 노벨 과학상 수상자가 쏟아져 나오기를 바라는 마음에서 네이버 카페 「정완상 교수의 노벨상-오리지널 논문 공부하기」를 운영하기 시작했다.

추천사

천재 과학자들의 오리지널 논문을 이해하게 되길 바라며

기후를 통계물리학으로 다룬 하셀만 _복잡계 연구로 노벨 물리학상 받은 파리시 박사 깜짝 인터뷰

첫 번째 만남 _ 지질학의 탄생과 진화

지질학의 뿌리를 찾아서 _고대 그리스에서 시작된 지구 이야기

지구의 비밀을 풀다 _중세와 르네상스 지질학자들의 여정

지층에 새겨진 지구의 연대기 _스테노와 지층누중의 법칙

지구는 몇 살일까? _지구의 나이를 계산한 뷔퐁

지구의 기원을 물에서 찾다 _베르너의 수성론

지구는 끓고 있다 _화성론과 허턴의 동일과정설

두 번째 만남 _ 지구의 퍼즐을 맞춘 사람들

대륙은 움직인다 _베게너와 대륙이동설의 탄생

판게아를 상상한 사람들 _대륙이동설의 기원을 찾아서

드러나는 지구 속 _지진파를 발견한 과학자들

지구 내부를 가르다 _불연속면을 발견한 과학자들

지구의 심장을 발견하다 _내핵을 밝혀낸 잉게 레만

지구는 퍼즐이다 _판구조론으로 보는 지구의 비밀

세 번째 만남 _ 기상학, 날씨를 과학으로 담다

하늘을 읽은 철학자들 _고대 그리스의 기상학

안티크톤에서 구름까지 _중세 기상학의 여정

공기의 무게를 측정하다 _토리첼리와 대기압의 발견

공기의 무게를 증명하다 _파스칼과 괴리케의 대기압 실험

구름 너머의 진실 _알프스를 오른 대기과학의 선구자 소쉬르

구름에 이름을 붙이다 _하워드가 본 하늘의 질서

뜨거워지는 도시, 흐려지는 하늘 _열섬과 스모그 현상

네 번째 만남 _ 대기권 발견과 구름 위의 과학자들

구름 위로 간 사람들 _열기구와 대기과학의 탄생

하늘을 나눈 선 _성층권 발견 이야기

보이지 않는 하늘의 경계선들 _오존층에서 열권까지

하늘은 왜 층층이 나뉠까? _대기권의 과학적 구조

다섯 번째 만남 _ 기상학의 역사와 그 선구자들

눈에 보이는 바람의 언어 _보퍼트, 바람을 분류하다

신의 분노에서 과학적 예측으로 _태풍 연구의 역사

날씨를 읽는 과학의 탄생 _일기예보의 역사

현대 기상학의 뿌리를 찾아서 _일기예보의 아버지 피츠로이

여섯 번째 만남 _ 불확실성 속의 과학, 하셀만의 논문 속으로

비는 쟁기를 따를까? _기후변화에 대한 인식의 변천사

빙하가 남긴 흔적 _루이 아가시와 빙하기 이론의 탄생

열을 가두는 공기의 정체 _온실효과의 과학적 기원

온실효과의 숨겨진 선구자 _유니스 푸트의 빛나는 발견

기후변화를 물리학으로 예측하다 _마나베와 기후모델 실험

기후를 확률로 예측하다 _하셀만이 밝힌 불확실성 속의 질서

만남에 덧붙여

Thermal Equilibrium of the Atmosphere with a Given Distribution of Relative Humidity _마나베 논문 영문본

Stochastic Climate Models Part I. Theory _하셀만 논문 영문본

위대한 논문과의 만남을 마무리하며

이 책을 위해 참고한 책과 논문들

수식에 사용하는 그리스 문자

노벨 물리학상 수상자들을 소개합니다