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폴의 성층권 발견
높은 산에 올라가면 올라갈수록 추워진다는 것을 알 수 있다.
그러면 우리가 지구상에서 높이 올라갈수록 기온은 점점 내려만 가는 걸까? 더욱 높이 올라가면 어떻게 변화할까? 사람들의 이에 대한 궁금증은 고대에도 있었든지 희랍시대부터 구름의 높이에 대하여 여러 가지 설명이 있었으나, 구름의 높이는 6,300미터 정도 이상으로는 생각하지 못했다.
사람들의 대기권에 대한 관심은 18세기 후반부터 더욱 두드러지게 나타나서 연이나 기구를 이용하여 탐사를 시작했다.
“형, 저 하늘의 구름 위에는 뭐가 있을까? 정말 궁금해?”
“작크, 너도 그렇지? 나도 그래!”
“그럼, 우리 저 높은 산으로 올라가 봐!”
1782년, 프랑스 리옹 부근의 앙노네에 있는 제지공장 주인의 두 아들인 조제프와 작크는 비바레산의 기슭을 따라 흘러가는 구름을 바라보며 말했다.
“형, 우리 더 높은 하늘에 뭐가 있는지 연을 띄워 볼까?
“그래, 열기구도 만들어 보자.”
그들은 뜨거운 수증기는 자꾸 위로 팽창한다는 것을 알고 있었기 때문에 종이 주머니를 뜨거운 연기로 채워 실험을 했다. 그리고 연기뿐만 아니라 뜨겁게 가열한 공기를 가득 채운 기구를 하늘 높이 띄우기로 하고 실험을 했다.
“아니, 저게 뭐야?”
“풍선 같은 것이 하늘 높이 올라가고 있어!”
이듬해, 조제프 형제는 넓은 장터에서 사람들이 모두 구경하는 가운에 뜨거운 공기를 채운 열기구를 하늘 높이 띄웠다.
이 소문은 곧 파리에 전해졌고, 파리의 과학학사원에서는 기구실험위원회를 만들어 본격적인 실험에 착수했다.
물리학자인 샤를은 1783년 8월, 비단으로 만든 수소가스 기구를 띄웠고, 조제프와 작크 형제는 인간이 탑승한 기구를 실험했다. 인간이 공중에 올라간 첫 번째 기록이다.
다음해, 영국의 제프리즈와 프랑스의 브랑샬이 서로 협력하여 기상관측을 목적으로 한 기구를 만들어 올렸다.
그들은 한난계, 기압계, 온도계, 나침반 등의 기계를 싣고 같이 올라갔다.
“나는 지상에서의 높이에 따라 기온은 어떻게 변하고, 바람은 어떻게 변화하는지 알고 싶어요.”
제프리즈의 말이다. 이 실험에 의해 높이 올라가면 올라 갈수록 기온도, 기압도 낮아진다는 것을 확인했다.
그 후로도 높은 곳의 기상관측을 하려는 사람들의 실험은 계속되어 1893년 프랑스에서 기구를 16킬로미터까지 올렸고, 이러한 꾸준한 노력이 성층권의 발견으로 이어졌다.
20세기 기상학은 성층권의 발견에서부터 시작되며, 이 성층권의 발견은 1902년 프랑스의 디스랑 폴에 의해 이루어졌다.
그의 발견에 의하면 기온은 높이 올라갈수록 내려가나, 그 내려가는 정도는 높이 올라갈수록 크다. 그러나 11킬로미터를 지나면 기온이 거의 내려가지 않는다.
이리하여 대기의 대류권 상층에는 온도의 변화가 없는 성층권이 있다는 것을 발견하게 된 것이다.
우리 인간은 보통 지표면에서 겨우 몇 미터의 대기 안에서 생활 한다
비행기는 10킬로미터 이하에서 날고 있는 것이 보통이고, 특별한 경우 15킬로미터 전후에서 비행한다.
그런데 대기의 성질은 높이에 따라 여러 층으로 구별된다. 어떻게 구분되는지 알아두자.
먼저 지표에서 10킬로미터 정도의 공간은 대류권이라 하고, 구름이나 비, 바람 등을 일으키는 기후 현상은 이곳에서 발생하며, 높이 오를수록 기온은 내려간다. 성층권은 10~30킬로미터 정도의 공간을 말하며, 높이에 관계없이 기온은 거의 일정하며 날씨는 언제나 맑다.
30~80킬로미터의 공간은 화학권으로 태양광선에 의한 화학변화가 일어나며, 수증기가 탄산가스도 분해한다.
80~400킬로미터까지는 전리권, 400~1,000킬로미터 까지는 중간권, 1,000킬로미터 이상의 공간을 위기권이라 한다.
글 : 왕 연 중
(한국발명문화교육연구소 소장, 영동대학교 발명특허공무원학과 겸임교수)
(이메일 : wangyj39@dreamwiz.com 전화 : 011-890-8578 )
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