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맑은 가을날과 서리
 Science Column
신나는 과학 칼럼
작성자 류성철
작성일 2007/01/17 (수)
ㆍ추천: 0  ㆍ조회: 3831      
맑은 가을날과 서리
류성철

'여자가 한을 품으면 오뉴월에도 서리가 내린다'라는 옛말이 있는데 이 말은 오뉴월(음력)에는 서리가 안내린다는 사실을 가르쳐 주고 있다. 그러면 서리는 언제 내리는 것일까?
서리는 봄·가을에 주로 내리는데 특히 맑은 날 새벽에 내린다. 서리라는 것은 수증기가 승화(기체가 바로 고체 되는 현상)되어 고체가 된 것이다. 땅의 온도가 0℃이하로 내려가야 수증기가 얼게 되어 서리가 되는데 따뜻한 봄·가을에 어떻게 땅이 영하로 되어 서리가 내릴까?
높고 푸른 하늘을 볼 수 있는 맑은 가을날은 중국의 양쯔강 이남에서 발생하여 우리나라를 통과하는 이동성 고기압 때문이다. 이 이동성 고기압은 대륙에서 발생하였기 때문에 따뜻하고 건조한 대기의 성질을 갖고 있다. 그래서 낮에는 따뜻하고 맑다. 그리고 대기가 건조해지면 하늘이 높고 더욱 푸르게 보인다. (그 이유에 대해 8월에 자세히 이야기했으니 여기서는 넘어갑시다.)
고기압이 통과하면 왜 맑은가? 지표면의 성질과 온도에 따라 기압차가 생기는데 지역적으로 주변보다 빨리 가열되어 온도가 올라가면 공기가 가벼워지면서 상승기류가 생기고 주위보다 압력이 낮아져 저기압이 된다. 저기압에서는 가열된 공기가 상승하면서 팽창하여 온도가 내려가고 공기중의 수증기가 응결되어 구름이 많이 생기게 된다. 반대로 고기압에서는 주변보다 온도가 낮아 공기가 수축하고 공기는 무거워져서 하강기류가 생기고 상층부의 차갑고 건조한 공기가 내려오면서 구름이 생기지 않는 맑은 날이 된다.
맑은 날 밤이 되면 지표면의 온도가 다른 날 밤보다 더 많이 내려가는데 그 이유를 무얼까?. 지구가 열을 내보내는 것을 '복사냉각'이라고 하는데 낮에는 지구가 내보내는 열보다 태양으로부터 받는 열이 더 많아 지표면의 기온이 올라가지만 밤에는 받는 열없이 지구만 열을 내보내기 때문에 지표면의 온도가 내려간다. 여름에는 낮이 길고 태양 빛이 강하여 땅이 충분히 데워지고 온도가 어느 정도 내려가기 전에 해가 떠지만 가을이 되면 태양 빛은 점점 약해지고 밤은 더 길어지면서 새벽이 되면 온도가 많이 내려가게 된다. 구름이 없는 맑은 날일수록 지구가 복사열을 지구밖 우주로 내보낼 때 방해하는 것이 없기 때문에 복사냉각이 잘 일어난다. 구름이 낀 날은 지구가 내보내는 열을 구름이 방해하여 80 - 90% 다시 지구쪽으로 반사하기 때문에 기온이 많이 내려가지 않는다. 그래서 맑은 가을날 낮기온이 10℃이상이라도 밤이 되면 복사냉각이 잘 일어나 가장 열을 많이 빼앗긴 새벽에 지표면의 온도가 영하로 내려가고 지표면에 닿은 수증기가 승화되어 서리가 되는 것이다. 그러나 만약 지구가 달처럼 대기가 없다면 밤이 되면 기온은 영하 50도이하로 떨어진다.
낮과 밤의 기온차가 적으면 서리가 생기지 않는다. 낮에는 따뜻하고 건조한 대기에 의해 땅의 수분이 공기중으로 증발하고 이렇게 증발한 공기중의 수증기는 밤이 되면 기온이 떨어져 물방울로 응결되어 안개를 만든다. 이때 지표면이 영하로 내려가면 안개를 만드는 수증기가 승화되어 서리가 되는 것이다. 안개나 서리가 생기는 날의 대기는 공기의 움직임이 없는 매우 안정한 상태가 된다. 왜냐하면 보통은 지표면의 공기 온도가 가장 높고 대기의 상층부로 올라갈수록 기온이 내려가기 때문에 지표면의 따뜻한 공기가 쉽게 상승하여 공기의 대류가 잘 일어난다. 그러나 맑은 날 밤에는 복사냉각이 잘 일어나 온도가 더 많이 내려가고 바람이 불지 않거나 약해서 공기의 이동이 없게 된다. 대기의 상층부로 올라갈수록 온도가 올라가기 때문에 지표면에 쌓인 차가운 공기는 무거워서 상승하지 못하고 대류가 일어나지 않는다. 대기는 거의 움직이지 않고 매우 안정된 상태가 되는 것이다. 이렇게 대기가 움직이지않고 안정한 상태가 되면 수증기는 상승하지 않고 지표면에서 응결되어 안개를 만든다. 그리고 도시에서는 연기나 매연등이 잘 흩어지지도 않고 상승하지도 못해 새벽에 안개와 섞여 스모그가 발생하게 된다. 그래서 맑은 가을날에는 도시에서 아침 조깅을 하지 않는 것이 좋다. 맑은 가을날은 우리에게 푸른 하늘을 보여주지만 차가운 서리를 내리게하고 스모그 현상을 일으켜 우리에게 피해를 준다.
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2011-03-06 13:58
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