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쉽게 배우는 기상학과 날씨

대기의 안정도란 무엇인가? 우리가 살고 있는 지구의 공기층은 시시각각 다양한 형태로 움직이며, 여러 기상변화를 가져온다. 뜨거운 여름날 오후 맑던 하늘에 갑자기 먹구름이 생기고 굵은 소나기가 한바탕 시원히 내린다. 그리고 얼마 지나지 않아 언제 그랬냐는 듯 맑아지는 것을 경험했을 것이다. 왜 이렇게 변덕스러운 날씨가 나타나는 것일까? 그 공기가 가진 고유의 성질 때문에 구름이 생기가 비가 오는 것일까? 날씨가 변덕스럽고 소나기구름이 생긴 것은 그 공기가 가진 고유의 성질 때문이 아니라, 현재 자리 잡고 있는 공기덩어리와 그곳에 새로 유입되는(상승하는) 공기덩어리와의 관계로 인한 것이다. 현재 공기덩어리와 새로 유입되는 공기덩어리 사이에 얼마나 평형을 잘 이루는지 알아보는 것을 대기의 안정도라고 한다. 대기의 안정도는 현재 자리 잡.. 더보기
강수 현상의 원인이 되는 수증기 한 번쯤 아침 출근길이나 등 하교 길에 자욱이 낀 안개 때문에 곤란을 겪은 경험이 있을 것이다. 또한 맑은 하늘에 날벼락이라는 말처럼 화창한 하늘에서 갑자기 소나기가 내려 당황스러웠던 경험도 있을 것이다. 그리고 산 아래에서는 맑은 날씨였는데, 산 위로 올라갈수록 산안개가 끼어 신기하게 생각했던 경험 역시 누구나 가지고 있을 것이다. 그렇다면 이러한 현상이 왜 일어나는 것일까? 어떠한 요인에 의해 일어나는 것일까? 이 장에서는 강수현상의 원인이 되는 수증기와 그 변화에 대해서 알아보자. 공기 중의 수증기가 어떤 현상을 일으키는지와 그 변화되는 과정에 대해 알아보는 일은 매우 흥미로운 일이다. 압력은 물체와 물체의 접촉면 또는 물체 내의 가상의 면을 두고 서로 수직으로 미는 힘이라고 배웠을 것이다. 여기선.. 더보기
육지와 바다 중 어느 곳이 빨리 뜨거워질까? 여름철에 해수욕장에 가보면, 발을 딛기가 어려울 정도로 뜨거운 모래에 비해 물은 상대적으로 차가운 것을 느낄 수 있을 것이다. 그러면 육지가 바다보다 태양에 의해 더 빨리 가열된다는 것인데, 이러한 차이는 무엇 때문일까? 가장 궁극적인 원인은 육지와 바다 사이의 비열 차 때문이다. 육지의 비열이 바다, 즉 물의 비열보다 작고 지표면에 노출된 부분도 적기 때문에 육지의 열용량이 바다의 열용량에 비해 작다. 여기서 열용량이란 비열 x 질량으로 나타내는 값으로써, 질량이 같다면 비열이 클수록 열용량이 커지고, 비열이 같을 때는 질량이 커질수록 열용량이 커지게 된다. 열용량이 크면 같은 온도에 도달하는 데 더 많은 시간이 소요된다. 이는 물을 끓일 때의 예로 쉽게 알 수 있다. 물은 비열이 1 cal/gºC이다.. 더보기
기상관측에 이용되는 온도계는 어떤 것들이 있을까? 온도란 물체의 뜨겁고 차가운 정도를 수치로 나타낸 것으로서, 섭씨온도, 화씨온도, 절대온도로 구분하여 사용하고 있다. 화씨온도는 가장 먼저 사용한 온도로 파렌하이트가 고안한 것이다. 그는 얼음과 물, 소금을 서로 혼합한 물질이 가장 낮은 온도를 가리킬 때를 0ºF, 사람의 체온을 96ºF로 하여 눈금을 나누었다. 이를 화씨온도라 하였는데, 초창기의 화씨온도의 눈금은 불확실하였으며, 물의 어는점이 32ºF 라는 것이 알려진 것도 그 후의 일이었다. 이에 셀시우스는 이러한 불확실성을 없애기 위해 새로이 눈금을 고안하였는데 이것이 섭씨온도이다. 섭씨온도는 1 기압하에서 물의 어는점을 0ºC, 끓는점을 100ºC로 하여 그 사이를 100 등분한 것이다. 그 후, 섭씨온도와 화씨온도의 관계를 비교하여 물의 어는점.. 더보기
지구온난화란 무엇인가? 만약 대기가 없었다면 지표의 온도는 매우 낮았을 것이다. 하지만 대기의 영향으로, 지구를 비롯하여 대기를 갖는 행성은 따뜻하게 유지될 수 있으며, 이러한 대기의 역할을 대기의 온실 효과라고 한다. 지구로부터 방출되는 복사 에너지 가운데 일부는 대기의 창을 통해 직접 외계로 빠져나가지만, 대부분은 수증기와 CO₂ 및 그 밖의 대기 중의 많은 기체들에 의해 흡수된다. 이 에너지가 대기의 온도를 높인 다음, 일부는 외계로 빠져나가고 나머지는 지표면으로 다시 방출된다. 이렇게 지표로 방출된 에너지는 지구를 높은 온도로 유지하게 한다. 지표면은 대기에서 방출된 복사 에너지를 흡수하여 온도가 상승하게 되고, 다시 이를 대기로 방출한다. 대기 하층의 온도는 지구상에 사는 생물체와 기상 변화에 매우 중요한다. 따라서 .. 더보기
계절변화는 왜 생기는 것일까? 사계절이 뚜렷한 우리나라는 봄, 여름, 가을, 겨울에 맞춰 모든 일들을 진행한다. 그렇다면 계절의 변화는 왜 생기는 것인가에 대하여 알아보기로 하자. 우리들은 사계절이 규칙적이고 반복적으로 나타나는 현상임을 알고 있다. 봄이 오면 꽃이 피고, 여름이 오면 지루한 장마와 무더운 날씨가 계속되며, 가을이 되면 풍요로운 들판과 단풍잎으로 물든 산천을 볼 수 있고, 겨울이 되면 하얀 눈이 내린다는 것을 알고 있다. 또 여름은 덥고 겨울은 춥다는 사실도 알고 있다. 그럼 이런 봄, 여름, 가을, 겨울의 계절변화는 왜 생기는 것일까? 왜 여름은 덥고, 겨울은 추운 것일까? 계절변화는 지구가 자전축이 기울어져 태양 주위를 공전하는 2가지 요인의 동시작용으로 일어나는 것이다. 이것은 두 가지 요인 중 한 가지 현상만 .. 더보기
태양 에너지와 기온 날마다 낮에는 보이고 밤에는 보이지 않는 태양. 늘 이루어지는 일이다 보니 단지 따스한 햇볕과 어둠을 밝혀주는 역할만을 할 것이라 여길 뿐 크게 신경 쓰지 않았을 것이다. 하지만 태양은 지구의 기후를 좌지우지한다고 보아다 무방하다. 태양에 의해 바람이 만들어지고, 기단이 형성되는 등 기상현상에 지대한 영향을 주기 때문이다. 그뿐만 아니라 위도와 지역에 따라 태양 복사 에너지양이 다르기 때문에 식생과 우리의 생활에 큰 영향을 끼친다. 그래서 이 장에서는 과연 태양이 어떠한 설정을 가지고 있으며, 어떠한 영향을 끼치는지를 알아보고, 덧붙여 기온에 대해서도 다루고자 한다. 에너지란 용어는 생활에서 많이 사용되고 있지만 그 추상적인 개념을 파악하는 것은 쉽지 않다. 일반적으로 에너지란 이를 할 수 있는 능력으로.. 더보기
대기는 어떤 성분으로 이루어져 있나? 눈에 보이지 않고 간단한 구성으로 이루어졌으리라 생각되는 공기, 하지만 이런 공기 중에는 많은 성분이 포함되어 있다. 공기 중에는 순수한 건조공기, 수증기 이외에도 액체, 고체의 불순물이 섞여 있다. 순수한 건조공기는 우리가 한 번쯤 이름을 들어본 질소, 산소, 아르곤, 탄산가스 등의 기체가 일정한 비율로 혼합되어 있다. 일정한 비율로 혼합된 공기의 조성에 대해 살펴보도록 하자. 건조한 공기 중에는 질소, 산소, 아르곤이 주성분을 이루고 그 외에 탄산가스, 네온, 헬륨, 일산화질소, 수소, 오존 등이 일정한 비율로 포함되어 있다. 그런데 신기하게도 우리에게 많은 영향을 미치는 것은 주성분보다는 수증기, 이산화탄소, 탄산가스, 오존, 프레온가스 등의 미량 성분들이다. 많은 양을 차지하고 있는 주성분들의 변.. 더보기

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