[중학교 3학년/ 과학3] 기권의 특징/ 핵심정리/ 요약

기권의 층상 구조

지구를 둘러싸고 있는 대기를 기권이라고 한다. 기권을 이루고 있는 대기는 지표면으로부터 약 1000 km 높이까지 분포한다. 기권에는 여러 가지 기체가 포함되어 있는데, 그중 질소와 산소가 대부분을 차지하고, 아르곤, 이산화 탄소 등이 조금 포함되어 있다. 기권은 높이에 따른 기온 분포를 기준으로  대류권, 성층권, 중간권, 열권의 4개 층으로 구분한다.

 

구름 사진

 

열권

높이 약 80 km~1000 km 구간으로, 위로 올라갈수록 태양 에너지를 많이 받아 기온이 높아진다. 열권은 공기가 매우 희박하고 낮과 밤의 기온 차가 매우 크며, 고위도 지방에서는 오로라가 나타나기도 한다. 오로라는 태양에서 날아오는 전기를 띤 입자가 상층 대기에서 대기 입자와 충돌하여 빛을 내는 현상이다.

 

중간권

높이 약 50 km~80 km 구간으로, 위로 올라갈수록 기온이 낮아진다. 중간권에서는 대류가 일어나지만 수증기가 거의 없어서 기상 현상은 나타나지 않는다. 중간권 상부에서는 유성이 관측되기도 한다.

 

성층권

높이 약 11 km~50 km 구간으로, 대류가 일어나지 않는 안정한 층이다. 성층권에서는 오존이 태양으로부터 오는 자외선을 흡수하여 위로 올라갈수록 기온이 높아진다. 또, 성층권 하부 20 km~30 km 구간에는 오존 농도가 특히 높은 오존층이 존재한다.

 

대류권

지표면~높이 약 11 km 구간으로, 위로 올라갈수록 기온이 낮아진다. 대류권에서는 대류가 활발하게 일어나며, 수증기가 포함되어 있어 구름이 만들어지고 비나 눈 등의 기상 현상이 나타난다.

 

기권의 구조와 특징 요약자료

 

복사평형

햇빛을 받으면 따뜻하게 느껴지는 것은 태양으로부터 오는 에너지를 받기 때문이다. 태양은 복사의 형태로 에너지를 방출하는데, 이를 태양 복사 에너지라고 한다. 한편, 태양 복사 에너지를 흡수하는 지구도 우주 공간으로 복사 에너지를 방출하는데, 이를 지구 복사 에너지라고 한다. 참고로 물질의 도움을 받지 않고 직접 전달되는 에너지를 복사 에너지라고 한다. 모든 물체는 복사 에너지를 방출한다.

물통으로 들어가는 물의 양과 물통에서 나오는 물의 양이 같으면 물통 속에 남아 있는 물의 양은 일정하게 유지된다. 이와 마찬가지로 물체가 흡수하는 복사 에너지의 양과 방출하는 복사 에너지의 양이 같아 온도가 일정하게 유지되는 상태를 복사 평형이라고 한다. 지구에 들어오는 태양 복사 에너지를 100이라고 할 때 30은 대기와 지표면에서 반사되어 우주 공간으로 빠져나가고, 70이 대기와 지표면에 흡수된다. 대기와 지표면은 흡수한 태양 복사 에너지의 양과 같은 양의 지구 복사 에너지를 우주 공간으로 방출하므로 지구는 복사 평형을 이루고 있다. 따라서 지구는 태양으로부터 끊임없이 에너지를 받고 있지만 평균 온도는 일정하게 유지된다.

복사평형

지구를 출입하는 에너지 요약자료

 

지구 온난화

지구의 대기는 태양 복사 에너지는 잘 통과시키지만, 지구 복사 에너지는 대부분 흡수한다. 이때 대기는 흡수한 복사 에너지의 일부를 지표면으로 다시 방출하여 지표면의 온도를 높이고 보온하는 역할을 하는데, 이를 온실 효과라고 한다.

온실 효과를 일으키는 대기 성분을 온실 기체라고 한다. 온실 기체에는 수증기, 이산화 탄소, 메테인 등이 있다. 만약 지구에 대기가 없다면 대기가 흡수하여 지표면으로 방출하는 지구 복사 에너지가 없기 때문에 대기가 있는 경우보다 낮은 온도에서 복사 평형을 이룰 것이다. 그러나 실제 지구는 대기로 둘러싸여 있어 온실 효과가 나타나기 때문에 대기가 없는 경우보다 높은 온도에서 복사 평형을 이룬다. 인류의 산업 활동으로 인해 대기 중으로 배출되는 온실 기체의 양이 점점 많아지고 있다. 대기 중 온실 기체의 양이 많아지면 온실 효과가 증가하여 지구의 평균 기온이 상승하게 된다. 이처럼 온실 효과의 증가로 지구의 평균 기온이 점점 상승하는 현상을 지구 온난화라고 한다. 지구 온난화가 일어나면 전 세계적으로 폭염, 홍수 등의 기상 이변이 나타날 수 있다. 지구 온난화는 인류의 생존과 관련된 중요한 문제이므로 지구 온난화를 일으키는 주요 온실 기체의 배출량을 줄이고, 삼림을 보존하는 등 국제적인 노력이 필요하다.

온실효과와 지구 온난화 요약자료