지구시스템에서 가장 중요한 시스템을 차지하는 대기권은 유체의 형태로 구성되어있으며 다양한 현상들이 나타나는 곳이다. 쉽게 말하면 지표 위에 있는 모든 하늘을 말할 수 있다. 지구에서 발생하는 다양항 기상현상들이 발생하는 곳으로 자세히 알아보고자 한다.
대기권이란?(atmosphere)
대기권은 지표면에서 상공으로 약 10,000km에 달하는 범위의 공간을 의미한다. 대부분의 질량이 지표 근처에 몰려 있기 때문에 실제 지구 크기와 비교해보면 매우 얇은 공간에 불과하다. 지구의 반지름이 약 6300km인 것에 반하여 대기는 약 99%가 지상에서 50km 이하에 존재하고 기상학적 현상을 대부분 대류권에서 나타난다. 약 15km 이하 지역으로 더욱더 좁은 곳에 몰려 있다고 할 수 있다. 대기권을 기온, 안정도, 구성성분 등에 따라 고도별로 구분하게 된다. 대류권, 상층권, 중간권, 열 권으로 구분된다.
대기권에서 대류권이란?
지표에서 기온이 가장 높고 상층으로 올라갈수록 일정하게 기온이 내려가는, 지상에서 약 10~15km 사이의 공간을 대류권이라 분류한다. 대류권의 하층의 약 3km가 지표 마찰의 영향을 많이 받는 행성 경계층이라고 표현한다. 대류권의 높이는 낮에는 높이 올라가고 밤에는 지표 근처로 내려오며, 매일 일기 상태에 따라 변한다고 알려져 있다. 대류권은 각종 기상 현상들이 일어난다.
대기권에서 성층권이란?
대류권의 바로 위쪽 구역으로, 대류권 위쪽으로 고도 20km까지는 기온이 거의 일정하다가, 그위 50km까지 기온이 고도와 함께 약 4도/km 상승한다고 알려져 있다. 이 층은 비교적 안정되어 대기의 상하 운동이 매우 미약하며 건조하다. 중위도 상공의 대류권과 성층권 경계 부근에 바람이 매우 강한 제트기류가 존재한다.
대기권에서 중간권이란?
성층권 위쪽으로 다시 기온이 고도와 함께 내려가는 고도를 중간권이라고 하며 고도는 약 80~90km까지를 말한다. 이 고도까지는 대기의 조성이 대략 균질하므로 균질층(homosphere)이라 부르기도 한다.
대기권에서 열권이란?
중간권의 이러한 균질층 위에는 전자력을 고려해야 하는 80km 이상의 열 권이 존재한다.
대기권의 구성성분
대기의 구성 성분은 대부분 질소와 산소다. 이외에도 아르곤, 수증기, 탄산가스, 네온, 헬륨, 메탄, 크립톤, 수소, 오존 등으로 구성되어 있다. 이들 중 수증기, 탄산 카스, 오존 등의 대기 중 온실기체들은 대기 전체의 질량에 비해 매우 적은 양에 불과하지만 현재 기후의 유지와 변화를 일으키는데 매우 중요한 역을을 한다고 알려져 있다.
이중에 오존은 많이 알고 있는 영역이지만, 간단히 설명하면 오존은 지장에서 약 15 ~50km의 성층권에 많이 분포하고 있으며, 이는 태양광에 포함되어 있는 자외선을 흡수하여 대기를 가열시키는 동시에 지표에 도달하는 자외선을 줄여줘 생물에 유해한 영향을 준다.
또한 대기 중의 수증기는 해수와 담수가 증발함으로 공급되며 강수 과정을 통하여 다시 육지와 해양으로 돌아가는 시스템을 보인다. 이 수증기는 양이 매우 적지만 기후 시스템에 있어 매우 중요한 온실기체로 알려져 있다.
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