하늘위는 덥다? 태양을 그대로 받으니까?

몇년이나 지난 신서유기 1편에서 나오는 장면입니다.

높은곳으로 가면 더울까 추울까에 대한 논쟁.

은지원은 태양을 더 빨리 바로 받으니 더울것이다라고 말합니다.

과연 그럴까요?

이 내용을 알기위해서는 지구대기권에 대해서 알아야 합니다.

지구는 중력을 가지고 있고, 자전을 하기때문에 공기를 잡아두고 있습니다

공기는 지표에 가까울수록 많고 많은 만큼 압력도 높아집니다.

도표로 그린다면

고도가 높아질때 기온은 낮아졌다가 높아졌다가 합니다

기압은 지표에 가까울수록 높아집니다

 

온도의 변화가 생기는 이유와 대기권의 각 명칭을 알아보겠습니다

대류권 (Troposphere)

대기의 최하층으로 지표로부터 약 11km까지의 대기를 말합니다

하지만 계절과 위도에 따라 차이가 있는데 극지방에는 3-8km 중간권에는 8-12km 적도지방에서는 13-15km정도이며

온도가 경계를 결정하는 가장 큰 요인이됩니다.

대기의 대부분이 대류권에 밀집해 있으며 위도의 차이, 지구 자전축 기울기에 따른 태양빛의 입사각, 지구의 공전, 지구의 대륙분포등 천문학적 요인에 의해 생기는 지구 대기의 온도차로 인해서 활발한 대규와 기상현상이 나타납니다.

 

위 그래프에서 보여지듯 대류권의 온도는 고도가 높아질수록 낮아지는 경향을 보이는데 그 이유는  지구표면의 복사에너지의 영향이기때문입니다. 

 

성층권  Stratosphere)

성층권은 대류권계면이라고부터 하는 대류권의 경계에서부터 고도 50km까지의 대기입니다.

이 층의 가장 큰 특징은 오존(O₃)입니다. 보통 고도 20~30km에 분포하고 있슨데 이 대기층은 고도가 증가할수록 온도가 증가하는 경향을 보입니다.

그 이유는 산소분자의 일부가 자외선을 흡수해서 산소원자로 분해가 되고 이 산소원자는 다시 산수분자와 만나 결합하며 오존이 됩니다. 

그 오존은다시 자외선으로 분해가 되고 결합이 되는 과정을 반복하며 열이 발생하는데 그 열이 고도가 상승할수록 온도가 증가하는 요인이 됩니다.

이런 온도분포현상은 대류활동이 거의 없는 안정적인 상태로 만들어 기상현상이 거의 없습니다.

그리고 오존층에서는 지구로 쏟아지는 태양자외선을 분해하는 역할을 하기때문에 지구상에 생명이 안전하게 살아갈 수 있는 여건을 형성해주는 아주 중요한 역할을 합니다.

 

중간권(Mesosphere)

오존층보다 높이 올라가면 대기는 다시 온도가 떨어집니다.

대기, 즉 공기도 희박해져서 온도가 급격하게 감소하며 고도80km근처에서는 최저기온이 영하 90도까지 떨어지게 됩니다

온도가 낮은 만큼 대기도 불안정 하지만 대기가 희박하여 기상현상은 나타나지 않습니다.

지금까지의 연구에서는 아직 어떤 특징도 발견되지 않은 대기 입니다

 

열권(Thermosphere)

열권은 중간경계에서 최저기온(영하90도)를 찍고 다시 기온이 증가하기 시작합니다

600km까지를 말하기도 하고 1000km를 말하기도 하는데 열권과 외부우주와의 경계는 상당히 모호합니다.

대기는 전체의 1%정도밖에 안되고 100km이상에서는 중력의 영향도 약해집니다

 

열권은 이전의 대기층과는 다르게 온도가 상승하는 곳입니다.

그 이유에대해서는 여러 이론이 있기는 합니다만 일반적으로 태양권의 에너지를 직접적으로 가장 많이 받기때문이라고 합니다

바로 태양 복사에너지의 영향을 가장 많이 받기때문이라고합니다

 

적은 대기들은 태양에너지를 직접적으로 많이 받습니다.

한분자,원자들이 가지는 에너지가크기때문입니다.

그로인해 전리층(Ionosphere)가 생성됩니다.

전리층은 우리가 현대문명을 누릴수 있는 이유이기도 합니다 그이유는 전자파가 우주밖으로 나가지 못하도록 막고 대신 반사하여  훨씬 먼곳으로 보낼수 있어 통신을 하는 범위를 넓혀주기때문입니다.

대신 극초단파는 이 전리층을 뚫을수 있다고 합니다. 그래서 우주선과의 교신도 가능한것이죠

이 열권 역시 큰 관심을 받지 못하는데 그 이유가 대기가 없어  기상현상을 일으키지않아  지구에 있는 우리에게 영향을 미치지 않기 때문입니다. 다만 천문학자나 지구과학자들이 연구하는 곳입니다.

 

그 외에도 대기층은 훨씬 넓은 부분으로 포함시키기도 하는데 대기층을 연구하는 학자들에게는 여기까지가 연구의 부분으로 분류할수 있겠습니다