지구과학 ① 1-2. 대기권(대류권, 성층권, 중간권, 열권)

▎지구과학 ① 1-2. 대기권(대류권, 성층권, 중간권, 열권)

 

 

◈ 지구 환경을 이루고 있는 영역

 

1. 지구의 환경의 특징

현재까지 알려진 천체 중 우주에서 유일하게 생명체를 가진 행성이다.

 

① 에너지 수지

태양으로부터 끊임없이 에너지를 받고, 끊임없이 에너지를 우주 공간으로 방출한다.

 

② 물질 교환

고립계는 물질과 에너지의 이동이 모두 이루어지지 않는 경우를 말하고, 닫힌계는 에너지의 이동은 가능하나 물질의 이동은 일어나지 않는 경우이며, 열린계는 물질과 에너지 이동이 모두 가능한 경우를 말한다. 지구는 이중에서 에너지와는 달리 극히 예외적인 경우를 제외하고 물질의 출입이 불가능한 닫힌계이다.

 

2. 지구 환경의 구성 요소

① 구성 요소 : 대기권(기권), 수권, 암권, 생물권으로 구성되어 있다.

② 각 권역 사이에 끊임없는 상호 작용으로 물질과 에너지 교환이 일어난다.

 

◈ 기권 (대기권)

 

1. 대기권의 역할

기권 혹은 대기권은 지구 생명체의 호흡과 광합성에 필요한 산소와 이산화탄소를 제공하며, 지구로 들어오는 해로운 자외선 등을 차단하여 지구상의 생명체를 보호한다. 또한 온실 효과를 일으켜 지표면을 보온하고, 온도를 일절하게 유지시켜 주며, 눈, 비, 바람 등 각종 기상 현상을 일으키는 역할을 한다.

 

2. 대기권의 성분

대기권은 여러 기체가 혼합되어 있으며 지상에서 약 까지는 대기의 성분비가 일정하다. 지구 대기의 주요 성분은 질소와 산소로 전체 질량의  이상을 차지하고 있다. 대기 중의 이산화탄소, 오존, 수증기 등의 기체들은 전체 질량의 비해 매우 적은 양에 불과하지만 기후 변화에 있어 매우 중요한 역할을 하고 있다.

 

① 균질권 (지표 ~ 높이 약 ) - 고도에 따른 대기 성분비가 일정한 곳

ⓐ 충돌에 의한 혼합 작용이 활발하여 대기의 성분비가 일정하다. ()

ⓑ 균질권 내에서 와 가 약 를 차지한다.

 

② 비균질권 (높이 이상)

ⓐ 대기가 희박하여 확산 작용이 활발하게 일어나므로 대기의 성분비가 일정하지 않다.

ⓑ 위로 올라갈수록 가벼운 기체가 분포한다. <(질소)(산소)(헬륨)(수소)의 순>

 

③ 오존과 온실 기체

ⓐ 오존()층 (높이 약 )

성층권 내에 형성되어 있으며 태양으로부터 오는 자외선을 흡수하여 지구상의 생명체의 보호막 구실을 한다.

ⓑ 온실 기체

이산화탄소, 메탄, 오존, 일산화질소 및 수증기는 지구 복사 에너지를 흡수하여 재복사하므로 지구를 보온하는 역할을 한다.

 

3. 대기권의 온도 분포

대기권은 고도에 따른 온도 변화를 기준으로 대류권, 성층권, 중간권, 열권으로 구분되고 각 권역의 경계를 권계면이라 하며 각 권계면의 상층부를 그 권역의 계면이라 한다.

 

 

① 대류권 (지표 ~ 높이 약 , 평균 )

ⓐ 높이 올라갈수록 온도가 낮아진다. 고도가  올라감에 따라 기온은 약 씩 낮아진다.

ⓑ 고도에 따른 기온의 차이로 상층의 기온이 하층의 기온보다 낮아서 무거운 공기는 가라앉고 따뜻한 공기를 상승하는 대류운동이 활발하게 일어난다. (대기 불안정)

ⓒ 물이 포함되어 있으며 기상 현상(구름, 비, 눈 등)이 나타난다.

ⓓ 대류권 계면의 높이는 극지방(약 )보다 적도 지방(약 )에서 높게 나타나고 중위도에서는 겨울철보다 여름철에 높게 나타난다.

‣ 대류권 : 고도와 온도 반비례(불안정). 대류운동 활발. 기상현상

 

② 성층권 (높이 약 )

ⓐ 높이에 따라 온도가 상승한다. 고도  사이에 오존이 밀집되어 있는 오존층이 있어 자외선을 흡수하기 때문에 고도 상승에 따라 기온이 올라간다.

ⓑ 대기가 안정하므로 공기의 대류 운동이 일어나지 않는다. 안정된 기층으로 성층권의 하부는 비행기 항로로 이용된다.

‣ 성층권 : 고도와 온도 비례(안정). 대류운동 없음. 오존층

 

③ 중간권 (높이 약)

ⓐ 높이에 따라 온도가 낮아진다. 높이  부근에서는 온도가 로 가장 낮다.

ⓑ 기층이 불안정하여 공기의 대류 운동은 일어나지만 공기가 희박하고 물이 없기 때문에 기상 현상은 나타나지 않는다.

‣ 중간권 : 고도와 온도 반비례(불안정). 대류 운동. 공기가 희박해 기상 현상 없음.

 

④ 열권 (높이 약 이상)

ⓐ 높이가 증가함에 따라 온도가 상승한다. 고도가 높아 태양 에너지를 많이 흡수하므로 고도에 따라 기온이 급격이 올라간다.

ⓑ 공기가 매우 희박하므로 기온과 일교차가 매우 크게 나타난다.

ⓒ 전자의 밀도가 큰 전리층이 있고, 유성과 오로라(극광)가 나타난다.

‣ 열권 : 고도와 온도 비례(안정). 기온의 일교차 큼.

 

 

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