지구의 대기권 경계를 100km로 정한 이유가 있나요?
안녕하세요.
지구의 대기권은 딱 경계가 있는것이 아니잖아요
그래서 지구 대기권과 우주 경계선을 고도 100km로 정한 이유가 있나요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
대류권은 지표면에 가장 인접한 대기의 층이다. 대류권은 지표면의 복사열에 의해 가열되므로, 고도가 높아질수록 온도는 낮아진다. (높이 1km마다 약 5°C∼6°C씩 고온이 하강하므로 상공으로 갈수록 기온이 낮아진다.) 즉 온도가 높은 공기가 아래쪽에 있으며, 이는 열역학적으로 매우 불안정하므로 쉽게 난류와 기상현상이 발생한다. 적란운(積亂雲)이나 뇌전(雷電)·태풍 등 변화가 많은 일기가 나타난다. 대류권에는 무거운 공기 분자가 모여있으며, 전체 대기 질량의 거의 80%가 모여있다. 대류권은 극지방에서는 지표면으로부터 7–8 km 정도까지의 영역이며, 적도지방에서는 더 높아 18 km 정도까지의 영역이다.
대류권의 윗면을 권계면(圈界面)이라 부르며 그 높이는 적도 지방에서 약 17km, 고위도 지방에서 약 10km에 달한다. 또 중위도 지방에서는 권계면 가까이에 제트기류(jetstream)라 불리는 강한 서풍(西風)이 불고 있다.
성층권
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성층권은 권계면 위에 있으며, 기온은 대류권과 같이 하강하지 않고 거의 일정하다. 고도 20km를 넘으면 기온은 고도에 따라 상승하고, 고도 50km에서 극대(약－3°C)에 달한다. 성층권 중에는 그 중층(약 20∼25km)에 중심을 가진 오존(O3)층이 있는데 오존은 성층권의 가열 요인이다. 오존은 태양으로부터의 자외선을 흡수함에 따라 가열되며, 따라서 고도가 높아질수록 온도가 상승하게 된다. 높은 온도의 공기가 위에 있으므로 열역학적으로 안정되고, 이러한 이유로 난류가 발생하지 않으므로, 비행기 고도(11~13km)로 이용되기도 한다. 성층권은 대류권 위쪽에 위치하며, 대략 지표면으로부터 50km 정도까지의 영역이다.
중간권
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중간권은 다시 고도가 올라갈수록 온도가 감소하는 영역이다. 이 영역에서는 대류현상이 일어나 약간의 구름이 형성되기도 하지만 기상현상은 일어나지 않는다. 지상 50km에서 80km까지의 높이이며, 야간운이 생기기도 한다.
열권
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열권은 중간권 상부의 층으로, 올라갈수록 기온이 상승한다. 그 이유로는 열권의 밀도가 매우 낮기 때문에 적은 열로도 온도가 많이 올라간다는 것이 있다. 또 다른 이유로는 태양에 가깝다는 이유도 있지만 큰 영향력을 받지는 않는다. 이곳에서는 강력한 태양풍을 직접 맞아서 원자가 전리화되기 때문에 전리층으로 불리기도 한다. 강한 전리층은 전파를 반사하며, 이러한 반사 현상을 이용하여 원거리 무선통신을 하기도 한다. 지상 80–90 km에서 시작하여 500–1000 km까지의 높이이며, 오로라가 생기기도 한다. 유성 또한 관측되며 온도는 다시 상승하여 고도 300km에서는 약 800∼900°C에 달한다.
외기권
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외기권은 지구 대기가 우주 공간과 접하는 최외곽 영역으로, 전리층을 넘어도 대기는 없어지지 않고 극히 희박하기는 하나 기체는 존재한다. 이곳에 존재하는 대부분 가스는 수소와 헬륨이며, 우주공간으로 빠져나가기도 한다. 외기권은 500~1000 km 상공에서 시작하며, 끝나는 지점은 특별한 의미는 없지만 10,000 km 정도까지로 생각하기도 한다. 지구 대기로부터 행성의 공간으로 건너올 때 온도는 1,000°C를 넘는다. 최근 인공위성에 의하여 방사능이 강한 공간이 관측되어 발견자의 이름을 따서 반 알렌 대(Van Allen Belt)라고 부르고 있다. 이것은 상공 약 2,000∼4,000km와 약 13,000km 내지 20,000km 되는 곳에 대상(帶狀)으로 분포되어 있는 강한 방사능대(放射能 帶)이다.
안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
지구 대기권과 우주 경계선의 고도가 100km로 정해진 이유에 대해 설명드리겠습니다.
우선 지구 대기권은 지구의 대기가 끊어지는 지점으로 정의됩니다. 이 지점은 대기압이 거의 없는 상태이며 대기가 거의 없기 때문에 우주의 진공 상태와 유사합니다. 이 지점을 우주 경계선이라고 부르기도 합니다. 이는 국제 항공업계에서 정한 국제 표준입니다. 1950년대에 미국 공군이 개발한 X-15 로켓 비행기가 100km 이상의 고도를 도달하면서 우주 비행을 성공적으로 수행했기 때문에 이를 기준으로 삼게 되었습니다.
그리고 100km는 지구의 중력이 대기 입자를 지구로 끌어당기는 힘과 대기 입자가 지구를 떠나는 속도가 균형을 이루는 지점입니다. 이를 통해 대기권과 우주 경계선의 고도를 100km로 정하는 것이 적절하다고 판단되었습니다.
100km는 지구의 지표에서 약 1/6 지점에 해당하는 고도이기도 합니다. 이는 지구의 지표에서 떠나 우주로 진입하는 우주선이나 위성의 안전한 궤도를 유지하기 위한 최소한의 고도로 판단되었습니다. 감사합니다.
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안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
지구의 대기권은 딱 경계가 있는 것이 아닙니다. 대기의 밀도는 지표면에서 점점 희박해지며, 고도 100km 정도에서 지구의 중력에 의해 붙잡혀 있는 대기의 양이 대기의 무게보다 적어지게 됩니다. 따라서, 고도 100km를 지구 대기권과 우주 경계선으로 정의하는 것은, 대기의 밀도가 극히 희박해져서 우주와 구분되는 지점을 기준으로 한 것입니다.
안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.
아마도 대기권의 밀도때문입니다.
대기권이 100키로 이상이되면 옅어 의미가 없다고보는거죠.