고도와 기온의 상관관계에 대해 궁금합니다.
고도가 높아질수록 기온이 낮아지는 이유는 무엇인가요?
태양과 가까워 지는데도 더 기온이 높아지지 않는 이유도 무엇때문인지 궁금합니다.
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
고도가 높아지면 대기압과 대기의 밀도가 낮아집니다. 지표면에서는 공기의 밀도가 높기 때문에 공기가 더 많은 열을 흡수하고 보존할 수 있습니다. 그러나 고도가 높아지면 대기가 희박해져 공기가 열을 보존할 수 있는 능력이 떨어집니다. 지표면 가까운 곳에서는 공기가 압축되어 밀도가 높지만, 고도가 올라갈수록 대기압이 줄어들면서 공기가 팽창하고 밀도가 낮아집니다. 공기가 팽창하면 온도가 낮아지는 현상이 발생합니다. 이 과정은 단열 팽창(adiabatic expansion)이라고 불리며, 공기가 팽창하면서 온도가 떨어지게 됩니다. 태양은 지구 대기나 공기를 직접 가열하는 것이 아니라, 지구의 표면에 에너지를 전달해 지표면을 가열합니다. 지표면이 태양 에너지를 흡수한 후 그 에너지가 다시 대기로 방출되면서, 공기가 가열되는 것입니다. 고도가 높아질수록 지표면에서 발생하는 열이 전달되는 공기층이 줄어들기 때문에 온도가 낮아지게 됩니다. 태양 에너지는 지구 표면에 도달할 때 주로 태양 복사 에너지 형태로 전달됩니다. 이 복사 에너지는 대기층보다는 주로 지표면에서 흡수되고, 지표면에서 공기로 전달되는 열전도를 통해 공기가 따뜻해집니다. 고도가 높아질수록 이 에너지 전달이 줄어들기 때문에 기온이 낮아지는 것입니다. 태양과 가까워진다고 해서 기온이 반드시 높아지지 않는 이유는, 기온은 대기의 밀도와 열 보존 능력에 더 큰 영향을 받기 때문입니다. 대기가 희박해지면 열이 쉽게 흩어지기 때문에, 태양에 더 가까워지더라도 공기가 충분히 열을 흡수하지 못합니다.
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