겨울이 완전히 물러가고 봄을 만끽하고 있는 요즘이다. 계절의 변화를 몸소 느끼면서 날씨나 계절에 영향을 주는 대기 현상에 대해서도 궁금해졌다며 꺼내든 코리올리가 들려주는 대기 현상 이야기. 대기에서 일어나는 각종 물리현상을 대기 현상이라고 한다. 그래서 특히 기상관측면에서 본다면 대기 현상은 매우 중요한 부분이라 하겠다. 지구의 기상 변화는 점점 변화무쌍해지고 있으니 앞으로를 내다본다면 대기 현상을 다양하고 과학적인 시각으로 알아두면 좋을 것 같다.
지구의 대기가 어떻게 나눠지는지 정도는 이미 과학시간에 배운바 있다는 녀석. 지구 표면을 둘러싸고 있는 대기층을 대기권이라고 하고 대기권은 지상에서부터 대류권, 성층권, 중간권, 열권으로 나누어진다. 우리가 종종 이야기 하는 오존층은 대류권 다음인 성층권에 속해있고 오로라나 인공위성은 대기권의 최상층인 열권에 자리하고 있구나. 열권은 지상에서부터 대략 1,000km 높이에 있어 대류 현상이나 기상 현상이 일어나지 않아 인공위성이 떠 있을 수 있다.
지구 대기는 질소, 산소, 아르곤, 수소, 헬륨, 오존, 이산화탄소 등 다양한 기체들로 이루어져 있다. 이 대기의 기체 구성 비율이 큰 차이가 없는 이유는 뭘까? 바로 대류 현상 때문이다. 지구 대기는 한 곳에 머물러 있지 않고 움직이는데 이를 대기의 순환이라고 한다. 지구의 대기가 순환을 하는데 결정적인 영향을 주는 것은 지구의 자전이다. 특히 지구는 기울어져 자전을 하기에 대기와 바람이 진행 방향의 오른쪽으로 휘어지게 만든다. 이같은 사실은 대포를 이용한 사고 실험을 통해서도 알 수 있었다. 이처럼 휘어지며 방향을 바꾸는 힘을 전향력이라고 하며 그것을 발견한 코리올리의 이름을 따서 '코리올리 힘'이라고 부른다. 이제 전향력이라는 과학 용어 하나 습득! 전향력하면 코리올리 힘을 꼭 기억하자.
뉴스나 기사를 보다보면 환경문제를 얘기하면서 온실가스, 오존층 파괴라는 말을 들어본 적이 있을 것이다. 우리나라도 오존 주의보가 발령이 되어 깜짝 놀라는 사건도 있었다. <과학자가의 비밀노트>에선 오존 주의보가 어떨때 발령하는지 상세히 적혀 있었다. 이번 챕터에선 환경이 더이상 파괴되지 않게 막으려면 우선 대기 현상같은 과학적인 상식도 잘 알아두어야 겠다는 생각이 들었단다.
우리나라는 산업화로 많은 발전을 이루었지만 그 반대로 대기 오염이 심각한 상태로 바뀌었다. 무분별하게 훼손한 환경은 그 피해가 고스란히 우리에게 돌아온 것이다. 대기 오염은 스모그나 산성비의 주요인이기도 하다. 인간 뿐만 아니라 지구상에 살아가는 모든 동식물에게 대기는 그만큼 중요하다는 사실을 다시 한번 깨달았다.
우리가 편하게 썼던 석탄과 석유를 태울때 나오는 이산화황, 편하게 타고 다니는 자동차가 배출하는 배기가스. 이런 것들이 산성비의 주원인 물질이며 산성비는 석회암과 대리석까지 녹아내리기 만든다. 우리가 잘못해서 생긴 대기 오염으로 인해 소중한 문화유산까지 훼손될 수 있다고하니 이 얼마나 안타까운 일인가.
곧 다가올 장마철을 떠올리며 대기와 비의 관계에 대해서도 살펴보았다. 비에 대해서는 초등 과학에서 <날씨와 우리 생활>, <물의 여행> 단원에서 이미 배운바가 있다. 특히 비가 억수같이 내릴때는 치는 번개에 대해 주의 사항을 알려주니 다시 한번 잘 기억해 둬야겠다.
비가 만들어지고 내리는 과정 정도는 이미 학교에서도 배운바 있다. 하늘에 떠 있는 수증기가 모여 물방울이 되고 그것이 모여 구름이 된 다음 다시 빗방울로 떨어진다. 우리가 구름이 잔뜩 끼여 흐린 날 곧 비가 오겠다고 말하는 건 그 때문이다. 비와 관련해서 장마를 빼놓을 수 없는데 장마는 보편적인 일기 현상이 아니기 때문에 우리나라의 장마 전선을 형성하는 기단 정도는 알아두면 좋겠지.
비하면 장마, 장마하면 태풍이 연상되는데 그렇다면 올해는 우리나라에 또 어떤 태풍이 피해를 줄까. 뉴스를 보면 엄청난 태풍 피해 소식에 늘 안타까운데 태풍이 늘 악영향만 주는 것은 아니라는 걸 알아야 한다. 한바탕 비를 뿌리고 사라지면 더위와 가뭄을 해소시켜주기도 하고 비바람은 바닷속을 골고루 뒤섞여 주니 적조현상도 사라지게 만든다. 태풍이 온다고 하면 우리는 늘 태풍의 진로를 주시한다. 북상하던 태풍이 방향을 틀기도 하는데 이것 또한 대기의 흐름과 밀접한 연관이 있었네.
비 다음은 당연히 눈인가. 눈이 생길 수 있는 조건도 코리올리의 설명 덕에 쉽게 이해가 되었다. 눈은 춥다고 무조건 생기는 게 또 아니었다. 눈송이가 큰 함박눈이 내릴 땐 날씨가 그리 춥지 않다. 눈송이가 잘 달라붙으려면 녹을 듯 말 듯한 여건이 되어야 하는데 그럴땐 기온이 그다지 낮지 않기 때문이다. 아주 추워야만 눈이 만들어지는 줄 알았던 상식은 잘못되었다는 것 이제 알았다.
대기가 안정적이다 혹은 불안정적이다는 것은 구름의 형태를 보고 알 수 있다고 한다. 대기 안정일 때는 층운형 구름이 대기 불안정일 때는 적운형 구름이 생성되는데 만화로 한번 더 요약정리 해주니 더 쉽게 이해가 됐다. 이래서 <만화로 본문 읽기>는 놓칠 수 없다니까.
대기 현상에 대해 우리가 보다 자세히 알고 싶어하는 이유의 마지막은 아마 일기 예측 때문이지 않을까. 날씨를 예측하는 것은 우리의 모든 생활과 아주 밀접한 관련이 있으며 그만큼 중요한 영향을 끼치기 때문일 것이다. 특히 날씨와 경제는 떼려야 뗄 수 없는 관계이니 말이다. 일기 예측을 넘어서 감히 통제해 보겠다는 바람은 어떻게 보면 인류의 꿈과 같다는 생각이 들었다.
코리올리가 들려주는 대기 현상 이야기를 읽는 내내 다시 한번 과학의 다양하고 폭넓은 연관성을 생각해보게 되었다. 자연과 과학은 따로 떼어놓을 수 없으며 인류의 생존을 위해서도 끊임없이 연구하고 발전시켜 나가야겠다. '대기 현상' 그리고 '코리올리 힘' 이라는 과학 원리를 또 새롭게 배울 수 있어 좋았다. 과학자가 들려주는 과학 이야기 시리즈 진짜 최고다!
