지구 대기의 움직임에 대한 짧은 설명


천체에는 대기가 존재합니다. 대기는 중력이 강한 별일수록 두터워져서 목성의 경우는 별의 대부분을 대기가 차지할 정도입니다. 물론 태양 같이 스스로 빛을 내는 별의 경우에는 중심 코어(Core) 없이 전체가 대기(?)로 구성되어 있는 별도 있습니다. 이러한 별의 대기의 움직임은 딱딱한 땅이 있는 별의 움직임과 완전히 다른 움직임을 보입니다. 대기는 외계의 영향을 많이 받는다는 말이지요.

우주에는 아주 적은 양의 기체[footnote]그러니까 공기와 상당히 비슷한….. 물질들로 항성풍이라고 부른다.[/footnote]들이 존재합니다. 이것들은 주변 별의 중력에 영향을 받아 여기저기로 움직이고 있지요.

지구 대기는 움직임이 복잡하지만 무역풍, 편서풍, 극동풍으로 크게 나뉜다는 것은 다들 아시리라 믿습니다. 하지만 이 움직임의 전반적인 특징은 대기는 동쪽에서 서쪽으로 움직입니다. 왜냐하면 지구가 서쪽에서 동쪽으로 움직이기 때문입니다. 그러나 우리나라를 기준으로 볼 때는 반대로 서쪽에서 동쪽으로 움직이지요. ^^
우리나라의 일기예보에 보면 대부분의 저기압과 고기압 등등의 기상요소들이 서쪽에서 다가와서 동쪽으로 나아가는 것을 보실 것입니다. 열대지방에서 올라오는 태풍마져도 우리나라 부근에서는 동쪽으로 움직임을 바꾸죠. 이는 우리나라가 편서풍 지대이기 때문입니다.
이 부분 때문에 이해를 잘 못하시는 분들이 많을 것입니다.

남극에서 바라본 지구의 구름 위성사진

하지만 범지구적으로 볼 때에 저위도와 고위도는 모든 기상요소들이 서쪽으로 움직이고 있습니다.
왜 서쪽으로 움직이는지 한번쯤 생각해 보신 분이 계실까요??? 그 답은 생각 외로 아주 간단하답니다.
지구가 서쪽에서 동쪽으로 돌고 있기 때문이지요. 이 지구의 움직임은 동쪽에서 태양이 아침마다 떠올라서 서쪽으로 저녁마다 지게 만들죠. ^^

위에서 공기가 외계의 영향을 받는다고 했는데, 공기는 자전하는 지구와 우주를 유유히 떠다니는 공기 사이에 있는 점성유체로서 양쪽에 (보통 층류저항이라고 불리는) 점성저항을 받아 지구가 움직이는 반대방향인 서쪽으로 움직이게 됩니다. 물론 태양풍의 영향을 가장 크게 받습니다. 태양풍의 영향도 항성풍과 거의 같게 나타납니다.

그럼 왜 편서풍지대가 중위도에 생기게 되는 것일까요??

이는 전향력(코리올리의 힘)과 관련이 있습니다.
공기가 서쪽으로 움직일 때에 전향력이 작용해서 원을 그리면서 돌게 되는데, (보통 태풍이나 저기압, 고기압처럼 굉장히 큰 원을 그리면서 돌게 되죠.) 원의 크기가 좀 애매합니다. 적도에서 만들어지는 바람의 원이나 극지방에서 만들어지는 바람의 원은 각각 30˚ 정도의 위도를 지나는 동안 위도와 평행하게 움직이게 됩니다. 그 영향으로 중간(30~60˚)지역에는 일반적인 방향과 반대방향으로 흐르는 흐름이 만들어집니다.
지구의 크기와 자전속도가 현재의 지구와 다르다면 현재의 지구처럼 3등분되는 것이 아니라 더 많거나 적게 갈라질 수도 있습니다. 정확히 확인된 것은 아니지만 태양, 목성, 토성처럼 커다란 별들은 사진을 보면 그 구조가 지구처럼 3등분이 아니라 더 잘게 나누어진 것을 알 수 있습니다. 각각의 등분마다 하나씩의 줄무늬가 나타나게 되죠.

목성을 극 방향에서 본 모습 : 위도에 따른 흐름 층이 형성된 모습이 나타난다.

지구의 자전속도가 훨씬 빨랐던 선캄브리아기나 고생대의 지구 대기 움직임을 연구하면 어떨까요? 지구의 크기가 크게 커지진 않았으므로 지금처럼 3등분이 아니라 4등분이나 5등분으로 나타날 것이라고 예상할 수 있습니다. 한 10억년쯤이 흐른 뒤의 지구는 그럼 어떨까요? 이런 상상을 해보는 것도 재미있지 않을까요? ^_^

제가 지금까지 본 다큐멘터리에서는 이러한 내용을 다루는 것을 본 적이 없어서 항상 아쉽습니다.

대기에 대한 짧은 설명은 이정도로 마치도록 하죠.
다음부터 일기예보를 볼 때에 근본적 상식들을 고려해서 보시면 더 많은 것을 아실 수 있을 겁니다.

ps. 추가하자면… 이러한 대기의 움직임은 범우주적으로 나타납니다.
태양계 내에서 흐르는 기체의 움직임은 태양계가 은하 안에서 돌고 있기 때문에 한쪽으로 흐르는 형태로 나타납니다. 즉 우주 배경에 존재하는 기체(1㎤당 2~3개의 수소(H)나 헬륨(He) 원자)는 관성에 의해서 가만히 있으려 하는데 태양계 혹은 은하계가 상대적으로 움직이기 때문에 바람과 같이 흐름으로 나타납니다. 실제 태양계 시뮬레이션 프로그램을 만들 때 이를 고려해야 좀 더 정확한 시뮬레이션이 된다고 합니다.

글쓴날 : 2004.05.01

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