중2 과학/구름의 생성/병합설/빙정설/기압/해륙풍/대기대순환

비나 눈은 구름이 만들어진 지역에서 내리지만 구름이 있을 때 반드시 비나 눈이 내리는 것은 아니다. 구름 입자가 100만 개 이상 모여야 빗방울이 된다. 이처럼 구름에서 만들어져 지표로 떨어지는 비나 눈 등을 강수라고 한다.비나 눈은 어떤 과정으로 만들어질까? 유리창에 분무기로 물을 여러 번 뿌리면 작은 물방울들이 뭉치면서 아래로 흘러내리는 모습을 볼 수 있다. 저위도 지역에서는 이와 비슷한 과정으로 빗방울이 만들어진다. 저위도 지역에서 구름은 대부분 0 ℃보다 높은 온도에서 생기므로 물방울로만 이루어져 있다. 이러한 구름에서는 크고 작은 물방울들이 서로 부딪치면서 합쳐지고 점점 무거워져 비로 내린다. 이러한 원리로 강수 과정을 설명하는 것을 병합설이라고 한다. 한편, 우리나라가 속한 중위도나 고위도 지역에서는 병합설과 다른 과정으로 비나 눈이 만들어진다. 중위도나 고위도 지역에서 생기는 구름은 물방울, 과냉각 물방울, 빙정으로 이루어져 있다. 구름의 윗부분은 주로 얼음 알갱이인 빙정으로 이루어져 있고, 아랫부분은 주로 물방울로 이루어져 있다. 구름의 중간 부분에는 과냉각 물방울과 빙정이 함께 있으며, 과냉각 물방울에서 증발한 수증기가 빙정에 달라붙어 점점 무거워져 지표면으로 떨어진다. 이때 지표 부근의 기온이 높으면 녹아서 비로 내리고, 지표 부근의 기온이 낮으면 그대로 떨어져 눈으로 내린다. 이러한 원리로 강수 과정을 설명하는 것을 빙정설이라고 한다. 지표면으로 떨어진 강수는 지하수나 하천수 등이 되어 바다로 흘러들어 가고, 다시 증발하여 공기 중의 수증기가 된다. 기권은 여러 가지 기체로 이루어져 있어 압력이 작용한다. 이때 단위 면적 (1 m2 )에 작용하는 공기의 압력을 대기압 또는 기압이라고 한다.기압은 사방에서 고르게 작용하고 있다. 그런데 우리가 기압을 못 느끼는 것은 기압과 같은 크기의 압력이 몸속에서 외부로 작용하고 있기 때문이다. 그러면 기압의 크기는 얼마나 될까? 토리첼리(Torricelli, E.;1608~1647)는 수은을 이용하여 기압의 크기를 최초로 측정하였다.기압의 단위는 cmHg를 사용하기도 하지만 일반적으로 압력의 단위인 hPa을 사용한다. 1기압= 76 cmHg = 1,013 hPa 기압은 기압계로 측정하며, 장소와 시각에 따라 달라진다. 또, 공기는 대부분 대류권에 모여 있어 지표면에서 높이 올라갈수록 기압이 급격히 낮아진다. 같은 고도에서도 장소와 시각에 따라 기압이 달라지므로 같은 시각에 기압이 높은 곳과 낮은 곳이 생긴다. 이때 공기는 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는데, 이를 바람이라고 한다. 바람이 불어오는 방향을 풍향이라 하고, 바람의 세기를 풍속이라고 한다.적외선등이 방출하는 복사 에너지를 똑같이 받아도 모래의 온도가 물보다 더 빨리 높아진다. 이때 온도가 높은 모래 쪽에서는 공기가 팽창하면서 상승 기류가 발달하여 기압이 낮아지고, 온도가 낮은 물 쪽에서는 공기가 수축하면서 하강 기류가 발달하여 기압이 높아진다. 따라서 향 연기는 물에서 모래 쪽으로 이동한다. 이처럼 지표의 성질에 따라 기온 차가 생기면서 나타나는 기압 차 때문에 바람이 불고, 기압 차가 클수록 풍속은 세진다. 해안에서는 낮에는 육지가 바다보다 따뜻하여 해풍이 불고, 밤에는 바다가 육지보다 따뜻하여 육풍이 분다. 이처럼 해안에서 하루를 주기로 풍향이 바뀌는 바람을 해륙풍이라고 한다. 지구는 전체적으로 복사 평형을 이루고 있지만 지구가 둥글기 때문에 흡수하는 태양 복사 에너지양이 적도 지역은 많고, 극 지역은 적다. 그래서 적도 지역에서는 공기가 상승하여 기압이 낮아지고, 극 지역에서는 공기가 하강하여 기압이 높아진다. 이때 지구가 자전하지 않는다면 위도에 따른 기압 차로 극에서 적도 방향으로 바람이 불면서 대기가 순환할 것이다. 그러나 지구는 자전하기 때문에 적도와 극 사이에 3개의 순환이 일어나고, 이를 대기 대순환이라고 한다. 대기 대순환으로 적도에서 위도 30°사이에서는 무역풍이 불고, 위도 30°와 60°사이에서는 편서풍이 불며, 위도 60°이상에서는 극동풍이 분다. 기권에서 나타나는 순환은 수권에도 영향을 미친다.