날씨와 기후

대기는 왜 균질권과 비균질권으로 구분되는가?

by 조영우 posted May 13, 2007 Views 15019 Likes 0 Replies 0
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지표에서 고도 80-100km 사이의 영역에서 대기는 어느 곳이나 비교적 일정한 화학조성을 유지하지만, 고도 80-100km 이상의 영역에서는 화학 조성이 고도에 따라 달라집니다. 고도가 높아질수록 더 작은 입자들이 분포하는 층상 구조를 형성합니다. 그 까닭은 다음과 같습니다. 


균질권과 비균질권 모두에서 기체 입자들의 혼합은 일어납니다. 만약 혼합이 이루어지지 않는다면 기체 입자들은 중력에 의해 층상 구조를 형성할 것입니다. 지표에 가까울수록 대기압이 높아서 입자들 사이의 충돌이 자주 일어나며 이로 인해 혼합이 이루어집니다. 대기압이 충분히 높으면 혼합에 필요한 시간 척도가 중력에 의한 층상 구조 형성의 시간 척도보다 짧습니다. 중력에 의해 층상 구조를 형성하는 데 걸리는 시간보다도 훨씬 떠 짧은 시간 안에 충돌에 의해 혼합이 이루어지기 때문에, 무게에 따라 층상 구조가 형성되기 어렵습니다. 그래서 잘 혼합된 상태를 유지합니다. 


지표에서 멀어질수록 대기압이 감소하므로 이러한 충돌 빈도도 감소합니다. 하나의 기체 입자가 이동을 시작한 뒤 다른 입자를 만나 충돌하는 데까지 걸리는 시간이 점점 더 길어집니다. 기압이 충분히 낮아져서, 충돌 시간 척도가 중력에 의한 층상 구조의 형성에 필요한 시간 척도보다 더 길어지면 대기는 그 지점부터 층상 구조를 우세하게 형성합니다. 중력에 의해 무거운 것이 아래쪽으로, 가벼운 곳이 위쪽으로 이동하는 데 걸리는 시간보다 더 긴 시간이 걸려야 충돌이 이루어진다면 대기는 잘 섞일 수 없는 것입니다. 현재 그 고도는 대략 열권의 하부인 80-100km로 알려져 있습니다.

 

푸른행성의 과학, http://www.skyobserver.net/

 

 


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