Transcript 대기(공기)
인천대학교 지구과학 대기(공기) 행성의 대기 수성 - 희박한 대기 (이유? ): 10-14 기압 - 수소, 헬륨, 산소, 나트륨, 칼슘, 칼륨, 수증기 - 변화무쌍 금성 - 두껍고 짙은 대기: 약 95 기압 (96.5%), 질소(3.5%) 화성 - 얇고 옅은 대기: 약 1/100 기압 (95%), 질소, 아르곤 Q. 기압이 낮으면, 물의 증발은 어떻게 될까? 지구의 대기 대기는 여러 기체의 혼합물 (혼합기체) - 질소, 산소, 아르곤이 각각 약 78%, 21%, 1%를 차지 건조 공기: 수증기를 제외한 공기 건조 공기의 조성은 약 80 km 고도까지 거의 안 변함 ( ) H2 O2 CH4 N2 N2O PM CO O3 ←SO2, NO2, CFC’s, etc Ar CO2 Inert gases 수소와 헬륨이 너무 적은 이유는 (성운설)? 강력한 태양풍이 한 때 지구에 불어와 성운 가스의 분자와 충돌 가스의 운동 에너지 증가 가스의 운동 속도 > 지구 탈출속도 지구의 인력을 이기고 탈출해 나감 우주속도 제 1 우주속도 (임계속도) = 약 8 km/s (3만 km/h) 제 2 우주속도 (탈출속도) = 약 11 km/s (4만 km/h) 제 3 우주속도 (태양계 이탈속도)= 약 16 km/s (6만 km/h) 현재의 과학 기술로는 제 3 우주속도에 이를 수 없음 http://www.youtube.com/watch?v=4FROxZ5i67k&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=gSrgzZgeCjU 현재 대기 조성으로의 변화 (가설) 두꺼운 수소∙헬륨대기 ( )으로인해 수소와 헬륨이 지구를 이탈. 거의 진공 대기 지구내부로부터 화산분출 가스, 온천 가스가 스며나옴 - 수증기(85%), CO2 (10%), 질소, 유황 및 유황화합물, 나트륨, 염소 등 공급 수증기의 응결 및 강수로 ( ) 형성 CO2 가 바다 속에 용해되어 들어감 수증기가 자외선을 흡수하여 ( ). 수소원자는 지구 탈출, 산소원자는 결합하여 산소분자 형성 수중 녹색식물의 ( )으로 산소 생성 오존층이 발달, 지표 도달 자외선이 약화 인천대학교 지구과학 지구 대기의 연직구조 Lutgens and Tarbuck's The Atmosphere, 2001 대류권 지표 ~ 11 km 공기의 상하운동이 활발 매일 매일의 기상 현상을 일으키는 대기 운동의 거의 전부가 발생하는 곳 기온 감율: 평균 6.5℃ / km 밀도/기압 감율: 지수적(exponential) 감소 성층권 11 km ~ 50 km 1902년에 존재 확인: 등온층 그 후 안정층임을 확인 대기 상하의 혼합이 일어나기 ( 50 km에서 온도가 극대인 이유는? ) ( )에 의해서 태양광의 자외선을 흡수 오존의 개수 밀도는 25 km에서 최대 왜, 25 km에서 가열율이 극대가 되지 않는가? 1) 자외선이 대기를 통과할 때 상층의 오존에 먼저 흡수되어서, 약화된 상태로 하층에 도달하기 때문 2) 대기의 ( )이 고도가 감소하면 증가하기 때문 why? 중간권 50 km ~ 80 km 하루에도 수백만 개의 ( )가 지구대기에 진입하지만, 중간권 가스 입자와의 충돌로 불타 없어짐 열권 80 km ~ 500 km [1000 km] 공기의 밀도가 지표의 1/10억 거의 진공상태 온도가 높음 (기체 분자운동론적 관점). 이유는? 열권에 있는 질소나 산소가 자외선(< 0.1 μm)을 흡수 태양광 중 자외선이 차지하는 양은 ‘1/10만’ 정도인데 어떻게 가능한가? 열권에 있는 공기의 양도 대기 총량의 ‘1/10만’이어서, 미량의 자외선이라도 열권의 온도를 충분히 높일 수 있는 것 낮과 밤의 온도차가 수백 도에 이름 ( ) 활동에 따른 자외선 강도에 따라 700 K ~ 2000 K 외기권과 탈출속도 500 km [1000 km] 이상의 우주와 이어지는 부분 탈출속도 Ve2 = 2GM / R - 달 (2 km/s), 수성(4), 금성(10), 지구(11), 화성(5), 목성(61), 토성 (37) 왜 목성형 행성은 가스구로 유지할 수 있는가? 1) 탈출속도 2) ( ) 왜 화성의 대기는 얇은가? 탈출속도가 작음 균질권 지표 ~ 약 100 km 대류권 + 성층권 + 중간권 = ( ) 대기의 화학조성이 고도에 따라 변하지 않음 (공기의 평균 분자량이 고도에 따라 일정) 균질권 공기의 평균 분자량 = 28×0.78 + 32×0.21 + 40×0.01 = 28.96 비균질권 100 km 이상 높이 영역 온도가 고도에 따라 증가하는 안정층 상하의 혼합이 일어나기 힘들므로 ( )에 의한 기체의 확산 분리가 일어남 즉, 무거운 기체는 아래에 , 가벼운 기체는 위에 존재 (밑에서부터 위로 N2, O2, He, H 순) 약 100 km 고도부터는 위로 올라갈수록, 점차 가벼운 분자가 차지하는 비율이 많아져, 공기의 평균 분자량이 (증가/감소) 오존층 O2 + 자외선(0.2~0.3 μm) 2O : 산소분자의 광해리 (열권, 중간권) O + O2 + M O3 + M : 생성 O3 + O 2O2 : 소멸 평형 (중간권,성층권) 그러나, O3와 O에 염소(Cl)가 끼어들면, O3의 소멸이 가속되어 ( )이 생길 수 있다 O3 + Cl ClO + O2 ClO + O Cl + O2 즉, O3와 O를 갉아먹음!! * 프레온 가스(CFCs: CF2Cl2, CFCl3) : 인간에게 해롭지 않고, 전혀 변질되지 않는, 불활성의 안정한 기체로서, 냉장고 냉매, 스프레이 등에 사용되어 왔는데, 지상에서 상공으로 운반되면 상부 성층권에서 자외선에 의해 분해되어, 염소가 방출됨 사용 금지 전리층 (Ionosphere) 100 km ~ 400km 전자가 많이 존재하는 층 광전리 작용: 질소, 산소가 자외선(<0.1 μm)을 흡수 cf. 광해리: 자외선 (0.1~0.2 μm)