구름 발생
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구름의 발생 |
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구름 발생 |
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하늘 높이 떠 있는 물이 바로 구름입니다. |
수증기가 식으면 물이 생기며 이 물이 바로 눈, 비, 이슬, 구름, 안개 등입니다.
결국 기온이 떨어져야 구름이 생기는 것입니다.
자, 어떤 경우 온도가 떨어지는지 배워봅시다.
주위보다 온도가 높은 공기는 위로 붕 뜹니다. 상승하면 기압이 작아져 공기덩어리가 팽창합니다.
팽창하면 에너지가 소모되므로 기온이 떨어지죠. 즉, 식는 것이죠. 식으니까 물이 생겨 구름이 됩니다.
이 과정을 순서대로 해 보면 다음과 같습니다.
단열 상승 → 단열 팽창 → 단열 냉각 → 응결 → 구름의 발생
이 과정에서 하나 주의할 것은 단열과정입니다. '단열' 이란 말은 열이 끊어진(열 출입이 없는)것을
말합니다. 음식의 출입이 없는 '단식'과 마찬가지죠. 단식상태에서 운동을 계속하여 에너지를
소모하면 몸무게가 줄잖아요. 마찬가지로 단열상태에서 에너지를 쓰면 온도가 떨어집니다.
단열상태가 유지되려면 공기 덩어리가 빠른 속도로 상승하여야 합니다.
급상승하는 경우 |
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산비탈, 황무지나 사막, 저기압 통과 시, 전선 형성시 급상승이.. |
다음과 같은 경우 공기가 급상승합니다.
이 모든 경우에 급상승으로 인하여 온도가 떨어져 구름이 생깁니다.
1) 산비탈
바람이 잘 가다가 산을 만나면 산비탈에서 급상승을 합니다.
2) 사막이나 황무지
열을 잡아둘 물이나 숲이 없으므로 뜨거운 태양열이 바로 상승하므로
공기의 급상승이 일어납니다. 그 대표적인 예가 사막의 회오리 바람이나
미국 중부 지방에서 부는 회오리 바람인 토네이도입니다.
3) 저기압 통과시
저기압이 바다 위로 통과하면 강한 상승 기류로 인해 바다물이 쭉 빨려 올라갑니다.
그 높이가 500 미터가 넘게 올라갑니다. 우리나라 울릉도 근해에서도 발생합니다.
이렇게 바다물이 빨려 올라가는 것을 마치 용이 승천하는 것과 같다고 하여
용오름 현상이라고 합니다.
4) 전선
찬 공기와 더운 공기가 만나는 곳이 바로 전선입니다.
무조건 더운 공기가 급상승을 하게 됩니다.
그 결과 구름이 발생하고 비가 옵니다.
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구름이 생기는 높이입니다. |
상승 응결 고도란 말 그대로 공기가 상승하여 응결(물이 생김)이 생기는 높이를 말합니다.
상승 응결고도를 구하는 방법은 두 가지가 있습니다.
1) 공식으로 구하기
상승 응결 고도 = 125 x ( 지상에서의 기온 - 지상에서의 이슬점 )
H = 125 ( T - t )
응결이 일어나려면 기온이 이슬점과 같아져야 합니다.
따라서 기온과 이슬점이 최초로 같아지는 높이가 바로 상승 응결 고도입니다.
하늘로 올라갈수록 건조 공기는 100 m 마다 1도씩(1 m 마다 1/100도씩),
이슬점은 100 m 마다 0.2도씩(1 m 마다 0.2/100도씩)기온이 떨어지므로
공식을 다음과 같이 쉽게 유도할 수 있습니다.
H 미터 높이 만큼 올라간 후의 기온 = 지상에서의 기온 - 줄어든 기온
= T - (1/100) H ----(1)
* 지상에서의 기온 ; T , 줄어든 기온 ; (1/100) H 이므로
H 미터 높이 만큼 올라간 후의 이슬점 = 지상에서의 이슬점 - 줄어든 이슬점
= t - (0.2/100) H ----(2)
* 지상에서의 이슬점 ; t , 줄어든 이슬점 ; (0.2/100) H 이므로
응결이 일어나려면 [기온 = 이슬점]이므로 (1) = (2) 가 되어야 합니다.
따라서, 식을 다시 써보면
T - (1/100) H = t - (0.2/100) H
이 식을 H 에 관해서 정리해보면
H = 125 ( T - t )
상승 응결 고도 = 125 x ( 지상에서의 기온 - 지상에서의 이슬점 )
이 유도됩니다. 좀 복잡해 오이지만 찬찬히 따져 보면 아무 것도 아닙니다.
결과만이라도 다음처럼 잘 외워 두세요.
........ 문제에 주어진 온도끼리 빼고 125 곱한다..............
2) 그래프로 구하기
구름이 생기기 전에는 공기가 건조 단열 상태이므로 상승할 때
100 m 마다 1도씩 하강한다. 그러다가 일단 구름이 생기면 습윤 공기(포화공기)로
바뀌므로 100 m 마다 0.5도씩 기온이 하강한다. 따라서 그래프가 꺾이게 된다.
그래서 그래프의 직선이 꺾이는 곳(A 점)부터 구름이 생기는 것이고 그 곳까지의
높이가 바로 상승 응결 고도인 것이다.
구름이 생기는 구간은 A - B 구간이다.
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비를 부리고 산을 넘어온 공기는 고온 건조합니다. |
산비탈을 따라 공기가 상승하면 공기의 팽창이 일어나 온도가 떨어져 구름이 생긴다.
이렇게 구름이 생기면 산 허리에 비를 뿌리고 공기들은 산을 넘어 저편으로 내려간다.
이렇게 산을 넘어온 공기는 고온 건조한 성격을 가진다. 이런 현상을 푄현상이라고 한다.
알프스 산악 지방에서 산을 넘어온 공기가 고온 건조해진 것을 푄현상이라고 하였는데
이것을 전세계적으로 사용하게 된 것이다. 특히 우리나라 영서지방에서는 태백산맥을
넘어온 따뜻하고 건조한 북동풍이 부는데 이것을 높새바람이라고 한다, 이 높새바람도
푄현상으로 생긴 것이다.
고온 건조해진 이유는 다음과 같다.
고온 ; 수증기가 구름이나 비가 될 때 잠열을 방출하므로
그 열로 인해 공기가 데워진 것이다.
건조 ; 공기 속의 수증기가 구름이이나 비로 변해 버렸으므로
공기 주의 습기가 빠져 당연히 건조해진다.
산을 넘어온 공기가 고온 건조해지는 과정을 그래프로 그려보면 다음과 같다.
각 구간의 특징은 다음과 같다.
A - B ; 단열 상승으로 공기의 팽창(단열 팽창)으로 기온이 하강한다.
건조 단열 구간으로 100m 마다 기온이 1도씩 떨어짐
B -C ; 단열팽창이 일어나 기온이 계속 하강한다.
습윤 단열 구간으로 100m 마다 기온이 1도씩 떨어짐
구름이 생기고 비가 오는 구역 ,
기온과 이슬점이 같은 구역,
상대 습도 100 %인 구역,
포화상태인 구역
C -D ; 단열 하강으로 공기가 압축하여(단열압축) 기온이 상승한다.
건조 단열 구간으로 100m 마다 기온이 1도씩 올라감