지구의 대기권 구조 (대류권 성층권 중간권 열권)

수성 이외의 나머지 행성들은 대기에 의해 둘러싸여 있습니다. 그렇기 때문에 지구도 당연히 대기권이 있습니다. 대기는 중력의 세기에 따라 두께가 다르며 대기를 구성하는 분자나 온도에 따라 층으로 나뉩니다. 지구의 대기권 구조는 대류권, 성층권, 중간권, 열권으로 되어있습니다. 생명체가 살 지 않는 다른 행성이나 위성들과 달리 지구에서의 대기는 매우 중요한 존재입니다. 태양의 복사 에너지를 흡수 함으로써 생명체가 살아갈 수 있는 지구 표면의 온도가 유지되며, 호흡 및 광합성을 할 수 있도록 산소와 이산화탄소를 제공해줍니다. 지구 대기권은 대부분 질소와 산소로 구성되어 있으며 그 외에  이산화탄소, 오존, 헬륨 등으로 구성되어 있습니다. 지금부터 대류권, 성층권, 중간권, 열권 각각에 대해 조금 더 자세히 알아보겠습니다. 

 

 

지구의 대기권

지구의 대기권은 4개의 층으로 나뉘는데 온도, 나타나는 현상 등 각각의 층에 따라 조금씩 차이가 있습니다. 각 층을 권이라고 하며 권과 권을 나누는 면을 권계면이라고 합니다. 

 

 

대류권(지면부터 대류권 계면까지)

지구의 표면과 가장 가까운 층인 대류권은 수많은 생명체들이 호흡할 수 있는 영역입니다. 대류권의 높이는 지역이나 계절마다 차이가 있습니다. 일반적으로 대류권의 높이는 10~11km 정도이지만 적도 지방은 15~18km까지 높아질 때도 있으며, 극지방의 경우에는 5~8km까지 낮아지기도 합니다. 고도에 따른 대류권 온도의 경우 지구의 표면이 태양의 복사열에 의해 뜨거워지기 때문에 고도가 높아지면 온도는 낮아지게 됩니다. 그로 인해 대류권 아래쪽의 기온이 높고, 위로 갈수록 기온이 낮아지게 됩니다. 일반적으로 뜨거운 공기는 가볍기 때문에 위로 올라가고, 차가운 공기는 그에 비해 무겁기 때문에 아래로 내려가는데 대류권은 반대인 것을 볼 수 있습니다. 이러한 불안정한 대기에 의해 대류현상이 일어나고, 대기 중에 있는 수증기에 의해 눈, 비, 구름 등의 기상현상도 일어납니다. 추가적으로 항공기의 경우 그러한 기상현상이 많이 발생하지 않는 대류권과 성층권 사이인 11~13km인 대류권 계면에서 비행을 합니다. 

 

 

성층권(대류권 계면부터 성층권 계면까지)

성층권은 대류권 위, 중간권 아래에 위치합니다.. 성층권의 경우 오존에 의해 태양의 자외선이 흡수되면서 대류권과 반대로 고도가 높아질수록 온도 또한 증가합니다. 즉, 대기의 기류가 안전해서 기상현상이 일어나지 않는 층입니다. 성층권은 지표면을 기준으로 50km 정도이며 25km 정도에 오존이 모여있어 오존층이라고 합니다. 지표면을 기준으로 50km나 떨어져 있음에도 오존에 의해 흡수되는 자외선에 의해 0~10도 정도의 온도를 유지합니다. 

 

 

중간권(성층권 계면부터 중간권 계면까지)

중간권은 성층권 위, 열권 아래에 위치합니다. 계절과 위도에 따라 고도의 차이는 있지만 일반적으로 지상 50~80km 정도까지를 중간권이라고 합니다. 중간권은 대기권 4가지의 층 중에서 기온이 가장 낮은 층입니다. 태양과의 거리가 멀어 태양열도 받지 못하고, 지표면으로의 거리도 멀어 복사열도 받지 못하기 때문입니다. 대류권과 비슷하게 고도가 높아질수록 온도가 감소하여 대류현상이 일어나긴 하지만 수증기가 존재하지 않기에 기상현상이 있지는 않습니다. 중간권에서는 얼음 알갱이로 된 구름인 야광운이 발생하고, 유성 관측이 가능합니다. 우주에 있던 물체들이 지구의 대기권으로 들어오면서 공기 중 마찰에 의해 가열되는데요. 그 현상이 바로 중간권에서 일어나게 됩니다. 

 

열권(중간권 계면부터 열권 계면까지)

열권은 중간권 위에 위치하고, 80km 정도의 고도부터 열권이라고 할 수 있습니다. 열권계면의 경우 태양에 의해 변동이 큰데 일반적으로 500~1000km 정도라고 이야기하며, 해발 100km 지점 경계선을 카르만 라인이라고해서 라인 아래쪽은 대기, 위쪽은 우주로 칭합니다. 열권은 태양의 복사열을 흡수하고, 밀도가 매우 낮아 많지 않은 열에 의해서도 온도가 쉽게 올라갑니다. 그래서 고도가 높아질수록 온도 또한 계속 올라갑니다. 특히 고도 200km 정도까지 밀도가 특히 낮아 온도의 급격한 상승이 보이고, 그 이후는 완만하게 상승합니다. 기상현상의 경우 거의 존재하지 않지만 100km 정도의 고도에서 번개의 종류 중 하나인 엘브스가, 100~250km 고도에서 오로라가 나타나기도 합니다. 또한 우주왕복선, 국제우주정거장도 열권에 위치합니다. 추가적으로 외기권은 대기권의 일부는 아니지만 열권 계면 이후부터의 범위를 말합니다.