세상에 같은 구름은 없다.
구름이라는 아이는 저마다 다양한 이름과 모습, 성격이 있다. 인간처럼 개성이 있다는 말이다. 누구나 어떤 사람에게 관심이 생기면 그 사람의 이름이나 성격이 알고 싶어진다. 또한 아름답거나멋진 외모에 끌려 좋아하기 시작했다면 그 사람을 계속 관찰하다.
가 키가 몇인지, 주로 누구와 함께 다니는지, 어떤 환경에서 자랐는지, 행동 패턴은 어떤지 등 많은 것을 알게 된다. 급기야는 상대가 할 행동을 예측해 그가 어디에 있을지 추측하여 만나러 가기까지 한다. 이것은 사람뿐 아니라 구름에도 적용되는 이야기다.
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구름이란 쉽게 말해 ‘무수히 많은 작은 물방울이나 빙정(얼음 결정)의 집합체가 지구 대기 속에 눈에 보이는 형태로 떠 있는 것‘이다. 구름을 이루는 작은 물방울인 구름방울과 빙정을 통틀어서 구름 입자라고 부른다.
구름 입자는 초속 1cm 정도의 속도로 낙하하지만 이 속도를 능가하는 상승류가 대기 곳곳에 존재하는 까닭에 공중에 떠 있을수 있다. 구름의 생김새가 다양한 이유도 이들 구름 입자가 대기의 흐름을 타기 때문이다. 또한 각각의 구름 입자는 너무 작아서 보이지 않는데도 우리가 구름을 인식할 수 있는 건, 수없이 많은 구름방울과 빙정이 모여 사람이 눈으로 볼 수 있는 태양광인 가시광선을 산란하기 때문이다(149쪽), 하늘에 떠 있는 구름 하나하나는 수많은 입자들이 모여서 만들어낸 장관이라는 걸 상상하면 가슴이 뜨거워진다.
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물이 얼음핵이 되기 쉬운 물체와 맞닿아 있거나 물속에 얼음핵이 될 불순물이 들어 있으면물은 0℃보다 낮은 온도에서 얼기 시작한다. 그런데 구름 속 물방울은 무엇과도 접하고 있지 않은 고독한 존재여서 좀처럼 얼지못한다. 실제로 구름에선 섭씨 영하 20℃의 저온 환경에서도 과냉각 구름방울이 존재한다.
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구름 속에 있는 빙정이나 눈 결정이 왜 육각형이 되는지 간단히 살펴보자. 빙정핵형성으로 탄생하는 빙정의 싹은 물 분자끼리 결합해서 만들어진다. 물 분자 H2O는 산소 원자 하나와 수소 원자H 두 개가 104.45°의 각(결합각)을 이룬다. 물 분자속의 전자를 잡아당기는 세기(전기 음성도)는 수소 원자보다 산소원자가 더 크기 때문에 물 분자가 된 수소 원자는 약간 양의 전하를 띠고, 반대로 산소 원자는 음의 전하를 띠게 된다. 그러면 양과 음의 전하를 지닌 원자 사이에서 서로를 잡아당기는 힘(정전기적 인력)이 작용해서, 한 물 분자의 산소 원자는 다른 물 분자의 수소 원자와 손을 잡는다. 이것을 수소 결합이라고 부르며, 수소 결합을 한 물 분자의 산소 원자는 수소 원자 3개와 손을 잡기 때문에 균형을 잡기 위해 결합각이 정확히 120°가 된다. 그리고 물분자 6개가 각각 지니고 있는 수소 원자로 수소 결합을 하면 정확히 육각형이 되어 안정적인 구조를 갖게 된다. 이 때문에 얼음의 싹은 육각형이 되며, 가로로 성장하느냐 세로로 성장하느냐에 따라 판 모양이 될지 기둥 모양이 될지가 결정된다. - P42
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