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긴 추석 연휴가 지나고 다시 일상으로 돌아온 부담감에 급격한 의욕 저하나 피로를 느끼는 사람들이 많을 것이다. 그 중에서도 아름다운 몸매를 꿈꾸는 여성들에게 추석 연휴의 후유증은 근심덩어리다. 연휴 동안 섭취한 온갖 기름진 고열량 음식들로 몸무게가 갑자기 늘었기 때문이다.
때마침 추석을 기점으로 날씨가 선선해졌기 때문에 연휴동안 불어난 몸을 되돌리기 위해 운동계획을 세우고 있는 사람들이 많다. 그 중 대부분의 사람들은 아침에 일찍 일어나 새벽운동을 하려 할 것이다. 퇴근 후 약속이 있다던지 저녁을 먹고 지친 몸을 쉬다 보면 운동할 시간을 놓치기 십상이기 때문이다. 하지만 요즘 같이 일교차가 크고 날씨가 추워지는 가을과 봄 사이의 맑은 날에는 새벽에 운동하는 것이 다이어트엔 도움이 될지 몰라도 자칫 건강을 해칠 수 있다.
바로 역전층이라는 대기 현상이 나타나기 때문이다. 공기가 맑은 시골에선 괜찮을지 몰라도 도심지역이나 번화가에선 매연으로 가득한 스모그를 동반할 수 있기 때문에 주의해야 한다.
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대류현상으로 대기 중 오염물질 정화
도심 지역에선 자동차나 공장의 매연과 먼지 등이 쉴 새 없이 배출되고 있다. 하지만 이들이 점차 대기 중에 쌓여서 중독돼 쉽게 병에 걸리거나 죽지 않는 이유는 무엇일까. 바로 공기의 대류현상 때문이다. 대기 중의 공기가 한 곳에 머물러 있지 않고 계속해서 이동하고 섞이기도 하는 현상을 말한다. 바람은 물론이고 비와 눈 등도 모두 공기의 대류에 의해 나타나는 현상들이다. 이에 대기권 중 대류현상이 일어나는 가장 낮은 부분을 ‘대류권’이라고 부른다.
우리가 사는 곳에서 많은 양의 매연이 배출되더라도 공기의 대류현상으로 인해 높은 곳으로 올라가 퍼지게 되고 이는 태양에 의한 빛과 열, 또는 대기 중의 다른 입자들에 의해 분해된다. 자연적으로 정화되는 것이다. 단, 자연의 정화속도보다 많은 양의 매연이 배출되면 환경오염이 일어나는 것이다.
높이에 따른 공기의 기온 차이로 대류현상 발생
이런 공기의 대류현상은 왜 일어날까. 바로 공기의 기온 차이 때문이다. 이는 비단 공기뿐만 아니라 물과 같은 모든 유체에서도 볼 수 있는 현상이다. 한 가지 예로 뜨거운 사우나 안에서 서 있다가 갑자기 앉았을 때, 약간은 시원한 느낌이 든다. 이는 차가운 공기가 아래쪽으로 내려가려는 성질을 띠고 있기 때문이다.
공기를 이루고 있는 작은 분자들은 기온이 높아지면 에너지가 증가해 서로 멀리 떨어지게 된다. 분자들이 서로 멀어진다는 것은 전체적인 부피가 증가함을 의미한다. 즉, 차가운 공기보다 뜨거운 공기가 부피가 더 크다는 것이다. 물체의 밀도는 질량을 부피로 나눠서 구하기 때문에 같은 질량일 때 부피가 큰 뜨거운 공기는 밀도가 상대적으로 작다고 할 수 있다.
따라서 뜨거운 공기는 찬 공기 위쪽으로 올라가는 모습을 보인다. 물보다 밀도가 작은 것이 물에 뜨고 큰 것은 가라앉는 것과 같은 이치다.
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고지대의 기온이 더 높은 기온의 역전 현상
헌데 지표면에서 가까운 대류권에서는 고도가 높아질수록 기온은 낮아진다. ‘태양에 가까워지는데 왜 기온이 낮아지지’라는 의문이 들 수도 있지만 틀린 얘기다. 물론 고도가 매우 높아지면 태양 때문에 기온이 올라가지만 고도가 낮은 대류권에서는 태양보다 지구의 영향을 더 많이 받는다.
지구는 태양주위를 돌면서 따뜻하게 데워진 돌덩이라고 볼 수 있다. 그래서 지구도 복사열을 방출하고 있는데 고도가 낮은 곳에선 지구에 의해 더 큰 영향을 받는다. 따라서 높이 올라갈수록 지표에서 멀어져 기온이 낮아지는 것이며 높은 산 정상에 눈이 녹지 않는 것이다. 이에 아래쪽의 따뜻한 공기는 위로, 위쪽의 찬 공기는 아래로 이동하면서 대류현상이 나타나는 것이다.
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그런데 우리가 살고 있는 곳처럼 매우 낮은 고도에서는 반대 현상이 나타날 때가 있다. 요즘처럼 날씨가 맑고 일교차가 큰 날엔 새벽엔 지표면이 빨리 냉각되기 때문에 오히려 지표부근의 기온이 더 낮아지기도 한다.
이에 어느 정도의 높이까지는 기온이 점점 상승하게 되는데 이것을 기온의 역전층이라 한다. 또한 이렇게 태양과 지구의 복사열에 의해 일어나는 것을 복사 역전층이라고 한다.
이 외에도 역전층은 고기압권에서 나타나는 침강성 역전층이나 기단, 지형으로 인한 전선성, 지형성 역전층도 있다.
극도로 안정된 역전층이 대류현상 방해
이런 역전층이 별 문제 될 것 없어 보일수도 있지만 대류현상을 생각해 보면 그렇지 않다. 높은 곳의 기온이 더 높다는 것은 대기가 매우 안정돼 있다고도 볼 수 있다. 이미 밀도가 낮은 뜨거운 공기가 높은 곳에 있고 밀도가 높은 찬 공기는 아래쪽에 위치하고 있기 때문에 활발한 대류현상이 일어나지 않는 것이다. 만약 시골처럼 공기가 깨끗한 곳이라면 덜하겠지만 온갖 매연이 난무하는 도심지역에선 얘기가 달라진다.
대류현상이 활발히 일어나지 않아 매연으로 오염된 공기가 우리 주변에 머물러 있게 되는 것이다. 이 때문에 도심지역에서 새벽에 과도한 운동을 한다면 낮은 곳에 머물러 있는 오염물질들을 다량 들이마시게 될 수 있기 때문에 좋지 않다. 또한 역전층에선 이 매연들로 인한 스모그가 잘 생기기도 한다. 매연과 스모그에 과도하게 노출될 경우 호흡기 질환을 일으키거나 눈과 피부에도 자극을 줘 각종 질환이 나타날 수 있다.
이런 현상 때문에 대부분의 공장들은 굴뚝을 매우 높이 건설하게 된다. 낮은 곳에 매연이 머무르는 일을 방지하기 위해서다. 하지만 자동차는 그것이 불가능하다. 하늘을 나는 자동차가 나오지 않는 이상 우리가 살고 있는 낮은 곳에 계속해서 매연을 뿌리고 다닐 것이다.
요즘 같이 맑고 일교차 큰 날 일수록 잘 생겨
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이 역전층은 낮 동안 데워진 공기와 밤에 식는 지표면 사이의 기온차로 나타나기 때문에 일교차가 큰 늦가을에서 겨울과 초봄까지 활발하게 나타난다.
또한 구름이 낀 날의 경우는 지구에서 내보내는 복사열이 구름으로 인해 밖으로 빠져나가지 못하고 다시 지표를 데우는데 사용되기 때문에 역전층은 맑은 날 잘 생기는 것이다. 보통 맑은 날 새벽을 생각하면 시원하고 상쾌한 느낌을 떠올리겠지만 사실은 역전층과 스모그가 발생하기 딱 좋은 날씨인 것이다.
게다가 늦가을부터라고는 하지만 요즘엔 봄과 가을의 구분이 없어지는 이상기후로 인해 이미 기온의 일교차는 매우 크기 때문에 주의해야 한다.
역전층은 해가 지고 나서부터 생성돼 밤과 새벽에 형성됐다가 해가 뜨고 지표면이 가열되면서 차차 사라진다. 따라서 운동하기 가장 좋은 시간은 사실 해가 높이 떠있는 낮 시간이라고 할 수 있다. 하지만 직장이나 학교에 있어 불가능한 사람들이 많기 때문에 하루 일과를 마친 후 해가 지지 않은 저녁시간에 운동을 하는 것도 좋다. 하지만 사정상 꼭 운동이 아니더라도 새벽에 활동을 하는 사람들도 있기 마련이다. 그럴 땐 되도록 마스크를 착용하는 것이 좋다.
때마침 추석을 기점으로 날씨가 선선해졌기 때문에 연휴동안 불어난 몸을 되돌리기 위해 운동계획을 세우고 있는 사람들이 많다. 그 중 대부분의 사람들은 아침에 일찍 일어나 새벽운동을 하려 할 것이다. 퇴근 후 약속이 있다던지 저녁을 먹고 지친 몸을 쉬다 보면 운동할 시간을 놓치기 십상이기 때문이다. 하지만 요즘 같이 일교차가 크고 날씨가 추워지는 가을과 봄 사이의 맑은 날에는 새벽에 운동하는 것이 다이어트엔 도움이 될지 몰라도 자칫 건강을 해칠 수 있다.
바로 역전층이라는 대기 현상이 나타나기 때문이다. 공기가 맑은 시골에선 괜찮을지 몰라도 도심지역이나 번화가에선 매연으로 가득한 스모그를 동반할 수 있기 때문에 주의해야 한다.
대류현상으로 대기 중 오염물질 정화
도심 지역에선 자동차나 공장의 매연과 먼지 등이 쉴 새 없이 배출되고 있다. 하지만 이들이 점차 대기 중에 쌓여서 중독돼 쉽게 병에 걸리거나 죽지 않는 이유는 무엇일까. 바로 공기의 대류현상 때문이다. 대기 중의 공기가 한 곳에 머물러 있지 않고 계속해서 이동하고 섞이기도 하는 현상을 말한다. 바람은 물론이고 비와 눈 등도 모두 공기의 대류에 의해 나타나는 현상들이다. 이에 대기권 중 대류현상이 일어나는 가장 낮은 부분을 ‘대류권’이라고 부른다.
우리가 사는 곳에서 많은 양의 매연이 배출되더라도 공기의 대류현상으로 인해 높은 곳으로 올라가 퍼지게 되고 이는 태양에 의한 빛과 열, 또는 대기 중의 다른 입자들에 의해 분해된다. 자연적으로 정화되는 것이다. 단, 자연의 정화속도보다 많은 양의 매연이 배출되면 환경오염이 일어나는 것이다.
높이에 따른 공기의 기온 차이로 대류현상 발생
이런 공기의 대류현상은 왜 일어날까. 바로 공기의 기온 차이 때문이다. 이는 비단 공기뿐만 아니라 물과 같은 모든 유체에서도 볼 수 있는 현상이다. 한 가지 예로 뜨거운 사우나 안에서 서 있다가 갑자기 앉았을 때, 약간은 시원한 느낌이 든다. 이는 차가운 공기가 아래쪽으로 내려가려는 성질을 띠고 있기 때문이다.
공기를 이루고 있는 작은 분자들은 기온이 높아지면 에너지가 증가해 서로 멀리 떨어지게 된다. 분자들이 서로 멀어진다는 것은 전체적인 부피가 증가함을 의미한다. 즉, 차가운 공기보다 뜨거운 공기가 부피가 더 크다는 것이다. 물체의 밀도는 질량을 부피로 나눠서 구하기 때문에 같은 질량일 때 부피가 큰 뜨거운 공기는 밀도가 상대적으로 작다고 할 수 있다.
따라서 뜨거운 공기는 찬 공기 위쪽으로 올라가는 모습을 보인다. 물보다 밀도가 작은 것이 물에 뜨고 큰 것은 가라앉는 것과 같은 이치다.
고지대의 기온이 더 높은 기온의 역전 현상
헌데 지표면에서 가까운 대류권에서는 고도가 높아질수록 기온은 낮아진다. ‘태양에 가까워지는데 왜 기온이 낮아지지’라는 의문이 들 수도 있지만 틀린 얘기다. 물론 고도가 매우 높아지면 태양 때문에 기온이 올라가지만 고도가 낮은 대류권에서는 태양보다 지구의 영향을 더 많이 받는다.
지구는 태양주위를 돌면서 따뜻하게 데워진 돌덩이라고 볼 수 있다. 그래서 지구도 복사열을 방출하고 있는데 고도가 낮은 곳에선 지구에 의해 더 큰 영향을 받는다. 따라서 높이 올라갈수록 지표에서 멀어져 기온이 낮아지는 것이며 높은 산 정상에 눈이 녹지 않는 것이다. 이에 아래쪽의 따뜻한 공기는 위로, 위쪽의 찬 공기는 아래로 이동하면서 대류현상이 나타나는 것이다.
그런데 우리가 살고 있는 곳처럼 매우 낮은 고도에서는 반대 현상이 나타날 때가 있다. 요즘처럼 날씨가 맑고 일교차가 큰 날엔 새벽엔 지표면이 빨리 냉각되기 때문에 오히려 지표부근의 기온이 더 낮아지기도 한다. 이에 어느 정도의 높이까지는 기온이 점점 상승하게 되는데 이것을 기온의 역전층이라 한다. 또한 이렇게 태양과 지구의 복사열에 의해 일어나는 것을 복사 역전층이라고 한다.
이 외에도 역전층은 고기압권에서 나타나는 침강성 역전층이나 기단, 지형으로 인한 전선성, 지형성 역전층도 있다.
극도로 안정된 역전층이 대류현상 방해
이런 역전층이 별 문제 될 것 없어 보일수도 있지만 대류현상을 생각해 보면 그렇지 않다. 높은 곳의 기온이 더 높다는 것은 대기가 매우 안정돼 있다고도 볼 수 있다. 이미 밀도가 낮은 뜨거운 공기가 높은 곳에 있고 밀도가 높은 찬 공기는 아래쪽에 위치하고 있기 때문에 활발한 대류현상이 일어나지 않는 것이다. 만약 시골처럼 공기가 깨끗한 곳이라면 덜하겠지만 온갖 매연이 난무하는 도심지역에선 얘기가 달라진다.
대류현상이 활발히 일어나지 않아 매연으로 오염된 공기가 우리 주변에 머물러 있게 되는 것이다. 이 때문에 도심지역에서 새벽에 과도한 운동을 한다면 낮은 곳에 머물러 있는 오염물질들을 다량 들이마시게 될 수 있기 때문에 좋지 않다. 또한 역전층에선 이 매연들로 인한 스모그가 잘 생기기도 한다. 매연과 스모그에 과도하게 노출될 경우 호흡기 질환을 일으키거나 눈과 피부에도 자극을 줘 각종 질환이 나타날 수 있다.
이런 현상 때문에 대부분의 공장들은 굴뚝을 매우 높이 건설하게 된다. 낮은 곳에 매연이 머무르는 일을 방지하기 위해서다. 하지만 자동차는 그것이 불가능하다. 하늘을 나는 자동차가 나오지 않는 이상 우리가 살고 있는 낮은 곳에 계속해서 매연을 뿌리고 다닐 것이다.
요즘 같이 맑고 일교차 큰 날 일수록 잘 생겨
이 역전층은 낮 동안 데워진 공기와 밤에 식는 지표면 사이의 기온차로 나타나기 때문에 일교차가 큰 늦가을에서 겨울과 초봄까지 활발하게 나타난다. 또한 구름이 낀 날의 경우는 지구에서 내보내는 복사열이 구름으로 인해 밖으로 빠져나가지 못하고 다시 지표를 데우는데 사용되기 때문에 역전층은 맑은 날 잘 생기는 것이다. 보통 맑은 날 새벽을 생각하면 시원하고 상쾌한 느낌을 떠올리겠지만 사실은 역전층과 스모그가 발생하기 딱 좋은 날씨인 것이다.
게다가 늦가을부터라고는 하지만 요즘엔 봄과 가을의 구분이 없어지는 이상기후로 인해 이미 기온의 일교차는 매우 크기 때문에 주의해야 한다.
역전층은 해가 지고 나서부터 생성돼 밤과 새벽에 형성됐다가 해가 뜨고 지표면이 가열되면서 차차 사라진다. 따라서 운동하기 가장 좋은 시간은 사실 해가 높이 떠있는 낮 시간이라고 할 수 있다. 하지만 직장이나 학교에 있어 불가능한 사람들이 많기 때문에 하루 일과를 마친 후 해가 지지 않은 저녁시간에 운동을 하는 것도 좋다. 하지만 사정상 꼭 운동이 아니더라도 새벽에 활동을 하는 사람들도 있기 마련이다. 그럴 땐 되도록 마스크를 착용하는 것이 좋다.
- 조재형 객원기자
- alphard15@nate.com
- 저작권자 2010-09-28 ⓒ ScienceTimes
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