지구과학의 기초 대기!!

안녕하세요!! 뽀우입니다^^
평소 아무 문제 없이 생활하고 있다고 별로 의식하지는 않겠지만 우리는 공기 덩어리 밑에서 살고 있습니다.
그 공기 덩어리를 대기라고 합니다. 일기 예보에서 자주 듣는 기압은 공기 덩어리의 무게입니다.지구과학의 기초 대기에 대해 기본적인 것을 알아보겠습니다.

1,대기의 구조

대기는 행성과 위성의 중력에 의해서, 그것들의 주위에 붙잡힌 기체의 일종 입니다. 대기가 존재하는 영역을 대기권이라 하고 있습니다. 태양계에서 지구 외에도 여러 행성과 위성에 대기가 존재하고 있으며, 각각의 대기는 고유의 특징을 가지고 있습니다. 지구 대기권은 대류권, 성층권, 중간권, 열권으로 나눠져 있고 상층에 가면서 대기는 거의 없어지고 우주 공간과 공존하고 있습니다. 지상에서 고도 11㎞까지는 대류권, 거기에서 고도 48㎞까지는 성층권, 다음에 고도 80㎞까지는 중간권, 그것보다 위를 열권이라 합니다. 이들 각권의 경계는 아래에서 순서대로, 대류권 계면(11킬로미터), 성층권 계면(48킬로미터), 중간권 계면(80킬로미터)라고도 불립니다.

2,대기의 특징

대류권 대기 전량을 80%가 존재하고, 구름, 비, 천둥 등의 날씨 현상이 일어나고 있습니다. 기온은 높이와 함께 감소하고 그 비율은 평균 1키로미터 6℃씩 낮아짐니다. 이런 기온 분포는 수증기를 포함한 대기가 불안한 상태이며 상하의 공기가 바뀌는 대류 운동이 활발하게 일어나고 있기 때문입니다. 그래서 대류권이라고 불리고 있습니다.  맑은 날에 볼 수 있는 적운과 여름에 흔히 볼 수 있는 적란운(소나기 구름)은 대류의 표현이기도 합니다. 또 대류권에는 열대 저기압, 온대 저기압, 고기압의 같은 대규모 대기가 존재합니다.

성층권 하부 성층권(20㎞이하)에서는 기온은 거의 일정하지만, 중, 상부에서는 기온은 높이와 함께 상승하고 고도 48킬로미터의 성층권 계면에서는 약 0℃입니다. 이런 온도 분포 때문에 대류권과 대조적으로 대기의층에서 지질은 매우 안정을 이룹니다. 상하의 공기를 혼합하는 대류 운동은 전혀 생기지 않고, 관측이 충분하지 않던 시절에 성층권은 평온하다 생각했고 그래서 공기를 구성하는 각 기체는 무게 차이에 의해서 분리하고 산소 층, 질소층이라는게 되고 있다고 상상하고 성층권으로 명명되었습니다. 실제로는 이런 분리는 일어나지 않지만, 위의 혼합이 약하기 때문에 오존층에 연직 방향으로 얇게 수평면으로 크게 퍼진 층상 구조가 보입니다. 오존층은 높이 20~25킬로미터를 중심으로 한 오존의 풍부한 영역입니다. 일사 중의 자외선에 의해서 산소 분자가 넓게 퍼지면서 생겨난 산소 원자가 산소 분자와 결합하고 오존이 만들어지는것 입니다. 생성된 오존이 다소 파장이 긴 자외선을 강하게 흡수하므로, 성층권상부는 고온이 됩니다. 성층권에는 온대 저기압, 열대 저기압 같은 현상은 존재하지 않습니다.

중간권 고도 48킬로미터로부터 80킬로미터 에서는 기온은 높이와 함께 감소합니다. 그 비율은 1킬로미터 4℃ 정도로 대류권보다 완만합니다. 대류가 발생할 수는 없지만 중간권에서는 하부로부터 내려온 내부 중력파가 강한 난류를 낳고 있습니다. 이 때문에 성층권보다 상하의 혼합이 강하고 특히 상부에서는 뚜렷하게 나타 납니다. 유성의 비적과 로켓에서 방출된 분연의 모습이 단시간에 복잡하게 변형함으로써 중간권의 격렬한 난류의 존재가 알려졌습니다.

상부중간권에서하부열구역(고도70~100킬로미터)기온은 계절과 반대의 변화를 합니다. 즉 여름은 저온, 겨울은 고온이 됩니다. 이 원인은 하층 대기에 기원을 갖는 내부 중력파를 끌고 이 영역의 대기의 대순환에 영향을 주어 여름 반구에 상승 기류, 겨울 반구에 하강류를 만들기 때문인 것으로 보입니다.
고위도 지방에서는 하계 일몰 후에 중간권 계면 근처에 하얗게 반짝이는 구름(야광운)이 나타나는 일이 있습니다. 그이유는 극도의 저온(영하 120℃)때문에 미량의 수증기가 응결해서 생긴것 입니다.

열권 고도 90킬로미터까지의 영역은 중간권의 연장으로 생각하는 편이 좋습니다. 90킬로미터를 넘으면 온도는 높이와 함께 급격히 상승하며 160킬로미터로 온도가 약 1000K(절대온도)에 이룹니다. 이 고도로 대기의 밀도는 지표의 10억분의 1에 불과하고, 초고진공 상태가 됩니다.
고도 100킬로미터보다 위에서는 대기의 조성의 무게에 의한 분리가 나타납니다. 아르곤처럼 무거운 성분은 다른 성분보다 급속히 감소하고,  또 자외선에 의한
광해리작용으로 산소 분자는 2개의 산소 원자에 광해리작용 되므로 원자산소 비율이 높이와 함께 늘게됩니다. 대기 난류는 고도 110킬로미터 위에서는 거의 존재하지 않습니다. 이 고도를 난류권 계면이라고 합니다. 그리고 열권은 동시에 이온권이기도 하고 또 초고층 대기라고 부르기도 합니다.

3,지구 대기의 기원

지구 대기의 기원에 대해서는 아직 불분명한 점이 많습니다. 지구 형성 초기에는 현재의 1000배나 두꺼운 대기가 있었다고 생각되지만, 그것이 가스가 모여서 만들어진 것인지, 미행성의 충돌시 열 때문에 암석에서 방출된 것인지 분명치 않습니다. 이 원시 대기가 변화하고 현재의 대기가 됐다고 알려졌지만 화산 활동으로 인해서 현재의 대기가 만들어졌다는 말을 저는 더 믿고있습니다. 그래서 향후 연구에 기대하는 부분이 많습니다.

4,대기의 조성

대기를 구성하는 기체, 즉 공기는 각종 성분으로 구성된 혼합 기체입니다. 주요 성분중 수증기를 제외한 것을 말하고 또 다른 말로 건조 공기라고 부릅니다.
대기는 기본적으로 기체로부터 되어있지만 액체 또는 고체의 미립자를 포함하고 있습니다. 바닷물의 물보라, 지표에서 바람으로 날아오른 미립자, 연소에 따른 연기, 화산 분연등을 기원으로 하며 일반적으로 부유 미립자, 연무질.에어로졸이라고도 불립니다.
대기를 구성하는 주된 성분의 비중이 다른데도 무게의 차이 때문에 상하로 분리하지 않고, 고도 90㎞이하에서는 동일한 비율을 유지하고 있습니다.  고도 100킬로미터 이상 초고층 대기의 조성은 다른 높이에 따라서 현저하게 변화합니다.

이상뽀우였습니다!!
감사합니다^^