판의경계
전 세계에서 지진이 자주 발생하는 지점을 표시하면, 주로 특정 지역에 편중되어 발생하는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 태평양 주변의 대륙의 연안이나 섬들(환태평양)에 걸쳐 집중 분포하고 있으며 히말라야 산맥을 따라서도 지진이 발생하고 있다. 또한 바다에서는 태평양의 동쪽 해저와 중앙 대서양 해저의 남북 방향을 따라 지진이 발생하고 있다. 한편, 화산의 분포 지역도 지진의 분포대와 거의 겹치고 있다. 이와 같이 지진이나 화산은 특정 지역에 집중하여 발생하거나 동일 지역에 반복해서 일어나고 있다. 이들 지진은 지각을 구성하는 판들이 각기 움직일 때 판 경계부에서의 상호 작용에 의한 충격이며 화산도 그 부산물인 것이다.
자연과학 > 천문/지구과학
별의 탄생
별은 가스와 티끌의 구름 속에서도 특히 밀도가 높은 부분에서 형성된다. 구로 된 이와 같은 물질의 덩어리는 주위의 물질을 중력의 작용으로 거두어들여 성장하여 원시별이 된다. 이와 같은 원시별은 질량이 커짐에 따라 중심핵의 물질은 중력으로 자꾸 압축되고, 핵의 압력이나 밀도, 온도는 상승을 계속 한다. 핵이 일정한 온도까지 가열되면 원시별은 연한 붉은빛을 방사하기 시작한다. 그 빛깔은 온도가 다시 상승함에 따라 보다 밝은 붉은빛으로 빛난다. 중심 온도가 1000만 K 정도에 이르면 수소가 헬륨으로 변하는 핵융합 반응이 시작되고, 일단 핵융합로에 불이 붙으면 원시별은 주계열성이 된다. 즉 별이 태어난 것이다. 그러나 원시별을 형성하기 시작해도 너무 작아서 핵융합이 시작되지 않은 천체는 갈색 왜성이 된다. 이것은 지금으로서는 1개밖에 발견되지 않았는데 계속 찾고 있는 중이다. 원시별이 모체가 된 성운에서 물질을 거두어들이고 있는 동안에, 자전속도는 자꾸 빨라지고, 이윽고 원시별의 둘레에 물질로 된 큰 회전 원반이 형성된다. 그 중에서 작은 덩어리가 형성되어, 이것이 원시 행성이 된다. 그 질량은 가열되어 별이 될 만큼은 커지지 않기 때문에 응축하여 행성이 되는 것이다. 새로운 별의 둘레에는 흔히 행성이 형성된다면, 우리들의 은하 속에는 틀림없이 몇 십억이나 되는 행성이 있을 것이다. 실제로 행성의 형성이 진행되고 있는 가능성이 있는 별이 몇몇 있다. 26광년 떨어진 베가도 그 하나이다. 별의 형성이 아직 원시 행성 단계에 있는 동안의 행성계는 가스에 덮여 있어 새로 태어나는 별이 방사하는 약한 빛으로 흐리고 붉게 빛난다. 하지만 최종적으로는 일정한 성장 단계에서 별이 가스를 불어 날려 버리는 것도 생각할 수 있다. 그 때는 행성계의 가스나 티끌도 깨끗이 불어 떨쳐 버린다. 원시별이 주계열성이 되면, 그 뒤는 수백만 년에서 수십억 년 동안 거의 안정되어 계속 빛난다.
별의 밝기
별의 등급은 옛날 그리스의 천문학자인 히파르코스라는 사람이 별을 맨눈으로 보고 밝은 순서대로 1등성, 2등성, 3등성 따위로 등급을 매긴 것이 처음이다. 그는 하늘에서 볼 수 있는 가장 밝은 별을 1등성이라 하였고, 가장 어두운 별을 6등성으로 정했다. 하늘이 어둡고 맑게 갠 날 밤에, 시골에서 눈이 좋은 사람이 겨우 볼 수 있을 정도의 밝기를 지닌 별을 6등성이라고 생각하면 된다. 1850년 영국의 천문학자 포그슨은 망원경을 이용하여 그리스 시대부터 1등성이라고 구별되던 별과 6등성이라고 구별되던 별의 밝기의 차이가 100배라는 사실을 밝혀냈다. 5등성은 6등성 보다 2.5배 가량 밝은 별이며, 4등성은 5등성 보다 2.5배 정도 밝은 별이다. 그래서 1등성은 6등성 보다 약 100배 정도 더 밝다. 1등성 보다 더욱 밝은 별의 등급을 보면 0등성, 마이너스 1등성, 마이너스 2등성 등으로 불린다. 보름달의 밝기는 대략 마이너스 12등성쯤 되고 태양은 마이너스 27등성쯤 된다. 맨눈으로 볼 수 있는 별들보다 더 어두운 별들은 7등성, 8등성 따위로 등급이 매겨진다. 이처럼 어두운 별들은 망원경이 아니면 볼 수 없을 정도로 희미하다.
화산대
화산 활동이 활발하게 일어나는 장소가 특정지역에 띠 모양으로 분포한다. 어떠한 특정 지질시대에 생긴 화산 밀집지대로 흔히 신생대 제4기의 화산대를 가리킨다. 100～200㎞ 정도의 너비를 가지는 비교적 가늘고 긴 지대인데, 가장 대표적인 것이 대륙연변부와 환태평양화산대이다. 그밖에 인도네시아화산대․지중해화산대․동아프리카화산대 등이 있다. 세계 화산의 60％ 이상이 이들 화산대에 속한다.
화산의 개념
화산은 세찬 자연의 움직임이다. 화산이 분출하면, 빨갛게 달아오른 용암의 강물을 이루기도 한다. 그리고 재와 가스가 하늘을 가리기도 한다. 지진이 일어나면 도시 전체가 무너진 건문 조각들로 덮여버린다. 이러한 일을 천재라고 한다. 이로 인하여 수천 명이 죽을 수도 있다. 그러나 모든 화산 활동이나 지진이 사람이나 재산에 해를 입히는 것은 아니다. 지역에 따라 정도의 차이는 있지만 화산과 지진은 지구 어디서나 일어날 수 있는 자연현상이다.
지진해일의 발생
지구 표면은 암반이 두께 100km 정도의 판으로 덮여져 있고, 그 아래 부분은 맨틀로서 유동적인 물질이 차 있다. 맨틀의 대류를 통해 더워진 부분은 위쪽으로, 차가워진 부분은 다시 아래쪽으로 이동하는데, 이 위에 놓여진 암반은 맨틀대류와 함께 아주 느린 속도로 이동한다. 태평양을 예로 들면 중앙 해령을 중심으로 동서로 나뉘어진 움직임을 보이고 있는데 동쪽으로 발달한 태평양 암반은 아래쪽으로 함몰되고 있다. 이는 다시 대륙의 암반이 유라시아 플레이트와 충돌하게 된다. 두 판 사이에서 압축을 받는 쪽은 태평양 암반이 아래쪽으로 미끄러지며 침강하게 되는데 그 속도는 년간 5~10cm 정도라고 한다. 태평양 암반이 미끄러져 들어감에 따라 위쪽의 유라시아 암반은 휨을 받게 되고, 스프링을 압축할 때처럼 암반 내부에는 응력이 발생하게 된다. 암반이 가해지는 힘을 견디지 못하고 이내 파괴가 일어나면 이를 일컬어 단층운동이라 하고, 이에 동반되는 지반의 흔들림을 지진동이라 한다. 휨을 일으키는 힘으로부터 자유로워진 대륙 암반은 길게 100초 정도의 단시간 이내에 단층을 이루게 된다. 이로 인해 주변의 지반에는 변위가 발생하는데, 이 변위는 단층의 근처에서 크고, 멀어지수록 작아진다. 해저 지반이 연직방향으로 변위를 일으키면 그 위에 놓여진 해수는 수평방향으로는 이동할 시간도 없이 같은 방향인 연직방향으로 변위가 생기고 주위와 수위차를 갖게 된다. 수면변위는 다시 중럭에 의해 반복적으로 상하운동을 하면서 대양으로 전파된다.
지진해일의 정의
해저지진이나 해저화산분화, 산사태, 해저핵실험 등 기상 이외의 요인에 의해 해저가 융기하거나 침강하여 해수면이 변화하면서 발생한 파동을 “지진해일”이라 한다.
지진 [地震, earthquake]
지각의 일부에 변형력이 지속적으로 작용하여 암석들이 쪼개질 때, 이 지점에 국지적으로 모인 탄성 ·화학 ·중력에너지가 갑자기 방출되어 생긴 지진파가 지면에 도달하면 일어난다. 규모는 민감한 지진계로만 검출되는 아주 작은 규모의 것으로부터 광범위한 지역에 큰 피해를 주는 대규모의 것까지 다양하다. 전세계적으로 보아 매일 지구상에서 발생하는 지진은 수천 개에 이른다. 대부분의 지진은 오랜 기간에 걸쳐 대륙의 이동, 해저의 확장, 산맥의 형성 등에 작용하는 지구 내부의 커다란 힘에 의하여 발생된다
지진의 원인
대부분의 지진은 단층(斷層)과 함께 발생한다. 단층의 중앙을 가로지르는 직선을 중심으로 지각의 왼쪽 부분과 오른쪽 부분에 변형력이 서로 반대방향으로 작용하면, 평행선들의 비틀림으로 표시되는 변형이 생겨 탄성에너지가 모인다. 변형이 점차 심화하면 변형력이 주위보다 강하게 작용하는 지각의 한 지점에서 암석이 쪼개져 어긋나며 단층이 생긴다. 이 점을 진원(震源)이라고 하고, 진원으로부터 수직방향으로의 지표상의 지점을 진앙(震央)이라 한다. 진원에서의 어긋남은 인접지역의 변형력을 증대시켜 더욱 넓은 지역의 암석이 쪼개지면서 단층이 전달된다. 이러한 과정이 끝나면 왼쪽 부분과 오른쪽 부분에 상대적 변위(變位)가 있게 된다. 이 때 지각의 양면이 쪼개져서 반대방향으로 튕겨짐에 따라 주위에 모였던 탄성에너지가 파동에너지로 바뀌어 지진파가 사방으로 전파해간다. 이 이론을 탄성반발설(彈性反撥說)이라 하는데, 진원이 지하 70km 이내인 천발지진(淺發地震)의 발생을 잘 설명해준다. 1906년 샌프란시스코의 지진발생 후 H.레이드가 제창한 이론이다. 장기적으로 볼 때 지구상에서 지진이 발생하지 않는 지역은 없다. 그러나 지진은 모든 지역에서 고르게 발생하기보다 대부분 지구를 둘러싼 띠 모양의 제한된 지역에서 발생하는데, 이 지역을 지진대라고 한다. 전세계에서 지진활동이 가장 활발한 태평양 연안의 환태평양지진대(環太平洋地震帶)는 아메리카대륙의 서해안에서 알류샨열도 ·캄차카반도 ·쿠릴열도 ·일본 ·필리핀 ·동인도제도를 거쳐 뉴질랜드로 이어져 있다. 다음으로는 알프스-히말라야지진대로, 대서양의 아조레스제도에서 지중해 ·중동 ·인도 북부 ·수마트라섬 ·인도네시아를 거쳐 환태평양지진대와 연결된다.
지진의 정의
지구 내부의 에너지가 지표로 나와, 땅이 갈라지며 흔들리는 현상 지진(地震, earthquake)은 자연적, 인공적 원인으로 인해 지구의 표면이 흔들리는 현상이다. 흔히 자연적 원인 중 단층면에서 순간적으로 발생하는 변위 자체를 지진이라고 한다
집중호우의 원인
집중호우의 원인으로는 습윤공기의 수렴축적, 하층대기의 수평적 합류(Ma et. al., 1987), 대류에 의한 기층 불안정화(Ninomiya, 1984), 지형적 강제 상승(Watanabe, 1987), 돌발적 북서 기류의 유입(John, 1982), 산맥 풍하측 저기압에 의한 수렴(Schwartz et. al., 1990), 대칭불안정(Lussky, 1989) 등 다양한 각도에서 여러 사례를 취급하였으나 모두 상승류에 연관되어 있다. 상승류 즉 연직속도의 종관적 특성규모는 W～1cm-1로 수평속도규모 U～10m-1보다 엄청 적기 때문에 현존하는 종관 측기로서는 측정할 수 없다. 따라서 연속방정식, 열역학 에너지 방정식, ω방정식 등으로 종관계에서의 연직운동을 진단하고, 현업적으로는 Isentropic chart 분석, 와도, P-velocity 등으로 상승류를 추정한다(Holton, 1992). 그러나 집중호우는 단시간에 비교적 좁은 지역(보통 10～20km)에서 태풍, 장마전선, 대규모 저기압, 등에 동반되어 나타나기 때문에 와도와 P-velocity 만으로 예측하기에는 많은 어려움이 있다.
상승기류의 정의
수직기류의 속도는 적란운(積亂雲) 속에서와 같은 특수한 경우를 제외하고 매초 수 cm의 크기여서, 이것은 매초 수 미터 이상의 수평기류에 비하면 훨씬 작다. 그러나 상승기류에 의하여 기괴(氣塊)는 단열팽창하여 기온이 내려가기 때문에 그 안에서 응결현상(凝結現象)이 일어나고 구름이 발생하여, 대기 중의 기본적인 현상을 일으키는 원인이 된다.
허리케인과 카트리나
허리케인(hurricane)이란 서인도제도 · 멕시코만에서 발생하여 북아메리카 방면으로 엄습하는 열대성 폭풍우나 태풍으로, 미국 남부·멕시코·서인도제도에 피해를 끼친다. 기상학에서는 동경 180˚ 이동(以東), 북태평양동부에서 발생하는 열대성 저기압이나 오스트레일리아 동해안을 덮치는 강한 열대저기압을 허리케인이라 하며 풍력계급이 12(33m㎧ 이상)인 바람에 대한 호칭으로 쓰이기도 한다. 세계기상기구(WMO)에서는 이 지역의 열대저기압 가운데 최대풍속 33㎧(64㏏) 이상인 것을 허리케인이라 부르지만, 일반적으로는 태풍의 기준과 같이 최대풍속 17㎧ 이상인 것을 가리킬 경우도 있다. 북대서양·카리브해·멕시코만 등에 발생하는 허리케인의 연간 평균 출현수는 10개 정도이고, 그 밖에 발생하는 것도 5～10개인데, 태풍보다 발생수가 훨씬 적다. 그러나 월별 빈도는 태풍과 비슷하며, 8～10월에 가장 많다. 대부분 소형이나, 대형인 것은 태풍과 필적하며, 이것이 멕시코만 연안에 상륙할 때에는 상당한 피해를 준다. 미국에서는 1953년부터 알파벳 순서로 여성 이름만 붙이다가 1979년부터는 여성 이름과 남성 이름을 번갈아 붙이고 있다
태풍의 정의
열대이동성 저기압이 발달하여, 그 중심 부근의 최대 풍속이 초속 32m 이상일 때를 태풍이라고 한다. 허리케인, 사이클론, 태풍은 모두 열대이동성 저기압을 이르는 말로, 발생지역마다 명칭만 다르다. 우리나라와 같은 아시아권에 영향을 주는 열대성 저기압은 태풍(Typhoon), 북대서양, 카리브해, 멕시코만, 북태평양 동부에 영향을 주는 열대성 저기압은 허리케인(Hurricane), 인도양, 아라비아해, 벵골만에서 발생하여 이 지역에 영향을 주는 열대성 저기압은 사이클론(Cyclone), 오스트레일리아 연안에서 발생하는 열대성 저기압은 트로피컬 사이클론(Tropical cyclone) 이라고 한다.
