오존층과 대류권, 성층권, 중간권, 열권

지구의 대기권은 어떻게 구성되어 있을까요? 대류권, 성층권, 중간권, 열권으로 이루어져 있음을 한 번쯤은 들어보았을 것입니다. 이들 중 성층권에는 특별한 층, 오존층이 존재합니다. 성층권의 위쪽에 오전이 모여 있는 곳을 오존층이라고 부릅니다. 

 

그렇다면 오존층은 어떤 역할을 할까요? 지구에는 태양에서 발생한 많고 다양한 자외선이 도달합니다. 이들 중 지구에는 유해한 자외선을 걸러내는 역할을 하는 것이 오존층입니다. 만약 태양에서의 모든 자외선이 지구에 도달하게 된다면, 생물은 지구에서 살 수 없을 것입니다. 

 

이러한 오존층이 남극에서부터 구멍이 뚫리기 시작했습니다. 이를 오존홀(hole)이라고 부릅니다. 오존층에 구멍이 나는 이유에는 다양한 학설이 있지만 대부분 남극의 특이한 기상현상과 프레온 가스를 이유로 들고 있습니다. 남극의 겨울철에는 매우 맞고 온도와 강한 바람으로 인해 주변의 다른 공기가 남극으로 유입되지 못하는 특징이 있습니다. 이때 성층권에 구름이 생성되는데, 이전에 유입되었던 프레온가스가 20~30년의 시간 동안 구름 속에 보관되고, 성층권까지 상승하게 되어 자외선을 만나 염소 원자가 되어 오존층을 파괴하기 시작하는 것입니다. 보통 하나의 염소 원자가 오존층에서 100년 이상 남아있으면서 약 10만 개의 오존 분자를 파괴할 수 있다고 하니 프레온 가스를 배출하지 않는 것이 최선의 선택이며, 이를 위해 많은 나라들이 여러 규제들을 만들어 실천하고 있습니다. 

 

그렇다면 오존은 좋은 역할만 하는 것일까요? 오존이 성층권이 아닌 우리가 생활하는 대류권에 많아진다면 이야기가 달라집니다. 여름철에 발령되는 오존주의보가 그것입니다. 대기 중의 오존이 적당량 있다면 살균, 탈취작용을 하지만 일정 이상 높아지면 인체의 호흡기에 영향을 줍니다. 대류권에서의 오존은 자동차 배기가스나 공장의 매연 등을 통해 만들어지기 때문에 주로 대도시에서 많이 생성됩니다. 또한 자외선과 반응하여 오존이 형성되기 때문에 햇빛이 강한 여름철에 주로 형성됩니다. 이렇게 만들어진 오존이 많아지면 호흡곤란이나 기침, 눈이 따갑거나 동식물의 생장을 억제하는 등 매우 위험하기 때문에 오존 주의보가 발령되면 외부활동을 하지 않는 것이 좋습니다. 

 

이렇듯 오존은 같은 물질이지만 대류권에 있을 때와 성층권에 있을 때의 모습이 많이 다릅니다. 성층권에 있을 때는 꼭 필요한 물질로, 대류권에 많아질 때는 문제를 만들기도 하는 물질로 존재하는 것입니다. 

 

 

대류권

대류권은 대기의 가장 아래층으로 지표면에서부터 높이 약 10km까지의 대기를 말합니다. 지표면에서 발생하여 방출된 열로 인해 고도가 낮은 곳은 온도가 높고, 높아질수록 기온이 내려갑니다. 대기 중에 수증기를 포함하고 있어 비와 구름, 눈 등 기상현상이 일어나고 대기가 불안정하여 대류 운동이 매우 활발하게 일어납니다. 

 

성층권

성층권은 대류권 위에, 중간권 아래에 평균적으로 약 10km에서 50km 사이의 고도에 위치합니다. 극 지역에서는 낮고 적도 지역에서는 높습니다. 대류권과는 반대로 고도가 높아질수록 기온이 올라가는 경향이 있는데, 이는 태양으로부터 오는 자외선을 흡수하여 가열되기 때문입니다. 이러한 온도 분포 때문에 대류권과 달리 성층권은 열적으로 안정되어 있어 대류가 일어나지 않습니다. 

 

중간권 

중간권은 성층권 위에, 열권 아래 평균적으로 50km에서 80km 사이에 위치합니다. 온도는 고도가 높아짐에 따라 낮아지는데, 이는 특별한 에너지원이 없고 이산화탄소에 의한 복사 냉각이 일어나기 때문입니다. 중간권의 가장 꼭대기는 지구 대기 중 온도가 가장 낮은데 기온이 약 -143도입니다. 아래쪽은 기온이 높고 위쪽은 기온이 낮기 때문에 공기의 대류 운동이 잘 일어나지만 대류권과 달리 공기가 희박하고 수증기가 충분하지 않기 대문에 대류권과 같이 기상 현상은 일어나지 않습니다. 

 

열권

열권은 중간권 위에 위치하며 위로는 외기권과 닿아있습니다. 고도가 80km 이상인 영역으로 지구의 대기권 가운데 가장 밀도가 낮고 온도가 가장 높은 층입니다. 200~300km 고도보다 낮은 열권 하층부에서는 온도가 급격하게 증가하고 그 이후로는 온도가 완만하게 증가합니다. 태양에서 오는 자외선을 열권에 있는 질소나 산소 원자가 흡수하기 대문에 고도가 높아질수록 온도가 증가합니다. 

 

 

본문 속 단어

 

▷ 오존 : 오존은 산소 원자 3개로 구성된 비교적 불안정한 분자로서, 독성이 강해 공기 중에 극소량만 섞여 있어도 인간에게 치명적인 해를 입힙니다. 반명에 오존은 태양에서 오는 자외선을 차단해 주기 때문에 없어서는 안 될 중요한 기체입니다. 

▷ 자외선 : 태양광의 스펙트럼을 사진으로 찍었을 때, 가시광선보다 짧은 파장으로 눈에 보이지 않는 빛입니다. 사람의 피부를 태우거나 살균작용을 하며, 과도하게 노출될 경우 피부암에 걸릴 수도 있습니다. 

▷ 프레온 : 냉장고의 냉매, 에어로졸 분무제, 소화제 따위에 쓰이며, 오존층을 파괴하는 원인이 되는 물질입니다. 

▷ 유입 : 액체나 기체, 열 따위가 어떤 곳으로 흘러드는 것입니다. 

▷ 오존 주의보 : 오존 농도가 일정 수준보다 높아 피해를 입을 염려가 있을 때 이를 주의시키기 위한 예보입니다.

▷ 살균  : 세균 따위의 미생물을 죽이는 것입니다. 

▷ 탈취 : 냄새를 빼어 없에는 것입니다.