기권(atmosphere)
⑴ 기권
① 지구를 둘러싼 약 1,000 km의 대기층
② 대류권, 성층권, 중간권, 열권으로 구성
③ 대기의 끝은 명확하지 않음 : 수소는 약 10,000 km에도 분포
⑵ 대류권(troposphere) : 지표 ~ 약 11 km
① 대류권 온도에 영향을 미치는 요인은 주로 지구복사
② 고도가 높아질수록 지구복사량이 작아져 기온 하강 : 대기가 불안정
③ 대기가 불안정하여 대류 운동 활발
④ 활발한 대류운동과 풍부한 수증기로 인해 기상현상이 일어남
⑤ 기온 감률 : 6.5 ℃ / km
⑥ 대류권 계면 : 대류권과 성층권의 경계
○ 위도가 낮을수록 대류운동이 활발하여 대류권 계면 높이가 높음
○ 여름철이 겨울철보다 대류운동이 활발하여 대류권 계면 높이가 높음
○ 적도 : 17.5 km
○ 중위도 : 11.5 km
○ 극 지방 : 7.5 km
⑶ 성층권(stratosphere) : 약 11 km ~ 50 km
① 오존층 존재 : 20 ~ 30 km, 2 ~ 8 ppm
② 오존층은 태양으로부터 오는 유해한 자외선 흡수
③ 고도가 높아질수록 자외선 흡수량이 높아 온도가 상승 : 대기가 안정
④ 대기가 안정하여 대류 운동이 없음
⑤ 대류 운동이 없어 장기간 비행기의 항로
⑷ 중간권(mesosphere) : 약 50 km ~ 80 km
① 중간권 온도에 영향을 미치는 요인은 주로 지구복사
② 고도가 높아질수록 지구복사량이 작아져 기온 하강 : 대기가 불안정
③ 대기가 불안정하여 대류 운동 활발
④ 대류운동은 활발하지만 수증기가 없어 기상현상이 나타나지 않음
⑤ 대기에서 가장 기온이 낮은 구간
⑥ 산소가 거의 없음
⑸ 열권(thermosphere) : 약 80 km 이상
① 공기 밀도가 매우 작아, 우주의 열원에 따라 매우 큰 기온변화가 나타남
② 고도가 높아질수록 태양과 가까워 온도가 상승
③ 태양 에너지를 직접 흡수하기 때문에 일교차가 심함
④ 외부 방사선에 의해 오로라가 나타남
N ＜ C ＜ ··· ＜ He ＜ H
⑹ 전리권(exosphere) : 약 60 km ~ 500 km
① 성층권, 중간권, 열권에 걸쳐 분포
② 태양에서 오는 X선, 자외선에 의해 공기 분자가 이온화된 구역
○ 이온과 자유전자가 대기중에 분포
○ 보어 원자모형 : 원자 내 전자가 에너지를 받으면 전자가 방출되고 이온이 형성
③ 자유전자의 밀도에 따라 D, E, F 층으로 구분
○ D 층 : 약 60 km ~ 80 km, 장파반사, 주간
○ E 층 : 약 100 km ~ 120 km, 중파반사
○ F1층 : 약 170 km ~ 230 km, 단파반사, 주간
○ F2층 : 약 200 km ~ 500 km, 단파반사
○ 낮 : E층, F층
○ 밤 : D층, E층, F1층, F2층
④ 역할
○ 역할 1. 지표 전파 차단
○ 역할 2. 외부 전파 차단 : 고도가 높을수록 외부로부터 받은 에너지가 많아 높은 고도에서 강한 전파를 더 많이 차단
○ 장거리 통신 수단
⑺ 균질권 : 고도 약 80 km 이내. 대류와 활발한 혼합작용으로 인해 기체의 비가 균일. 중간권까지
① 건조 공기
○ 수증기를 제외한 공기
○ 질소(78%) : 식물이 자라기 위한 필수 재료 중 하나 (cf. 질소, 인, 칼륨)
○ 산소(21%) : 동식물의 호흡 및 연소 현상에 중요한 원소
○ 아르곤(0.9%)
○ 이산화탄소(0.03%)
② 시간과 장소에 따라 양이 변하는 기체
○ 수증기
○ 기상 변화의 주요 원인
○ 열에너지 수송으로 지구 열평형에서 중요
○ 이산화탄소(CO2)
○ 감소 요인 : 식물의 광합성 작용
○ 증가 요인 : 지구 내부의 방출, 공장 매연·차량 매연 등 연료 원소, 생명체의 호흡작용, 해양 내 탄산염
○ 조절 요인 : 해양
○ 지구온난화의 주범
○ 오존(ozone)
○ 높이 약 20 ~ 30 km 사이에 밀접해 있음
○ 자외선을 흡수
○ 메탄(methane, CH4)
○ 증가 요인 : 가축 방목, 지표 환경에서 미생물들의 메탄생성반응
⑻ 비균질권 : 고도 약 80 km ~ 1,000 km. 희박한 밀도와 확산작용으로 인해 기체의 비가 불균일. 열권부터
① 대기의 분포 : 무거운 기체는 아래에, 가벼운 기체는 위에 분포
② 1,000 km : 수소
③ 600 ~ 1,000 km : 헬륨
④ 300 ~ 600 km : 산소
⑤ 200 ~ 300 km : 질소
⑼ 카르만 라인(Karman line)
① 물리학자 시어도어 폰 카르만이 정의한 지구 대기권과 우주의 경계선
② 고도 100 km를 기준으로 함 : 단, 그 고도를 80 km로 낮춰야 한다는 주장도 있음