강수현상
4-1-6 |
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강수현상 |
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비는 하늘의 물이 떨어지는 것입니다. |
구름이란 하늘에 떠있는 물입니다. 물이 생기려면 식어야 합니다. 즉, 온도가 떨어져야
합니다. 온도가 떨어지려면 공기가 상승을 해야 하죠. 공기가 상승하면 단열 상태에서
팽창이 일어나 기온이 떨어져 구름이 생깁니다. 즉, 상승기류가 있는 곳에서 구름이
생깁니다. 상승기류가 있는 곳이 저기압 지역입니다. 따라서, 저기압에서 구름이 생겨
날이 흐리고 비가 오는 것이죠.
비가 오는 강수현상도 아래와 같은 2 가지 방법에 의해 일어납니다.
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큰 물방울이 작은 것을 합쳐서(병합) 더욱 커져 떨어져 비가 됩니다. |
구름이 생기면 구름 속의 물방울(구름 입자)이 뭉쳐서 커집니다. 물방울이 그 무게를
못이겨 아래로 떨어지는 것이 바로 비입니다. 구름 속에서 큰 물방울이 작은 물방울을
잡아(병합) 더욱 커져 비가 오게 되는 것이죠.
처음에 출발할 때 빗방울이 상당히 큽니다. 떨어지면서 가속도가 붙습니다. 이 가속된
빗방울을 맞으면 그대로 폭탄을 맞는 것과 같아 큰 일 납니다. 그렇다고 비오는 날
탱크타고 다닐 수는 없잖아요 ?
이 문제를 공기가 가볍게 해결해 주었습니다. 떨어지면서 공기의 저항 때문에 빗방울이
쪼개져 여러개로 부서집니다. 계속 잘게 부서져 땅 가까이 오면 더 이상 속도가
빨라지지 못하고 일정한 속도로 떨어지게 됩니다. 이 속도를 좀말 속도라고 하며
이 때부터 빗방울은 등속도 운동을 하게 되는 것이죠.
등속도운동을 하니까 가속도는 0 가 되어 힘이 없어지므로 우리가 빗방울을 맞아도
괜찮습니다. 이 때 빗방울의 무게와 공기의 저항이 균형을 이룬 상태입니다.
빗방울의 무게 = 공기의 저항
이므로 등속도 운동을 하게 되는 것입니다.
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구름 속의 얼음(빙정)이 녹아 떨어지는 비입니다. |
구름 속에는 영하의 구간이 존재합니다. 구름의 최상부는 심하면 영하 60도까지 내려가죠.
이 영하의 구간에서 구름입자는 얼어 있습니다. 이 얼은 입자를 빙정(얼음알갱이)이라고
하죠. 0도에서 영하 40도 정도의 구간에서는 빙정과 물방울이 같이 존재합니다.
영하에서도 얼지 않고 버티는 이 물방울을 과냉각수적(물방울)이라고 합니다.
빙정과 과냉각수적이 같이 있는 구간에서 시간이 지날수록 빙정이 커집니다.
영하구간이므로 당연히 얼음이 커지는 것이죠.
과냉각수적에 붙어있던 수증기들이 빙정 쪽으로 이동하여 빙정이 커진 것입니다.
이 부분에서 아래와 같은 어려운 말이 나오는데 정신차려 봅시다.
공기는 빙정에 대해 과포화상태이고 과냉각 수적에 대해서는
불포화상태이므로 빙정에서는 승화, 과냉각수적에서는 증발이 일어나
빙정은 커지고 과냉각 수적을 작아진다.
위 말이 어려운 것처럼 보이나 단계적으로 따져봅시다.
1. 빙정에 대해서 과포화상태로 승화가 일어난다
; 아래 그림처럼 공기 중에 수증기가 빙정보다 많아 빙정쪽으로 수증기가 붙습니다.
수증기는 기체인데 고체인 얼음(빙정)으로 되니 승화(기체가 고체가 되거나
그 반대 경우 현상)입니다.
2. 과냉각수적에 대해서 불포화상태이므로 증발이 일어난다.
; 아래 그림처럼 공기 중의 수증기가 수적에서 보다 적으므로 수적의 수증기들이
공기 중으로 간다. 수적(물)은 액체인데 공기중의 수증기(기체)로 되므로
증발이 된 것이다.
빙정이 너무 커지면 제 무게를 못이겨 땅으로 추락하게 되죠. 이 얼음 덩어리는
녹으면 찬 비, 적당히 녹으면 눈, 거의 그대로 떨어지면 우박이 되는 것입니다.
우박은 강한 상승 기류가 있는 곳에 잘 생깁니다. |
특히, 우박은 강한 상승기류가 있는 곳에서 잘 생깁니다. 상승기류가 떨어지는
얼음덩어리(빙정)을 다시 위로 들어 올려 빙정은 더욱 크게 엉겨 붙습니다.
여러 번 상승기류를 타게 되면 빙정 주위에 엄청난 수증기가 붙어 빙정이 굉장히
커집니다. 이 큰 빙정이 땅까지 거의 그대로 떨어져 우박이 되는 것입니다.
이 때 떨어지는 우박은 엄청 큽니다. 세계에서 가장 큰 우박은 아기 호박만했습니다.
우리나라에서도 주먹만한 우박이 떨어진 적이 있었습니다. 따라서, 상승기류가 강한
산간지방에 우박이 잘 생깁니다.