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하늘에 떠있는 □, 코끼리보다 무겁다
  • 오시경 기자
  • 승인 2018.11.04 03:07
  • 호수 1571
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흔히 공중에 떠 있는 것들은 가벼운 경우가 많은데요. 그런데 □는 항상 하늘에 떠 있지만 코끼리보다 무겁다고 합니다. □는 무엇일까요?

□는 바로 구름입니다. 하늘에 뭉게뭉게 떠 있는 구름을 보면 가벼울 것이라고 생각하기 쉬운데요. 하지만 구름은 크기에 따라수 톤에 이르는 경우도 있다고 합니다. 구름은 작은 물방울이나 얼음 알갱이가 모여서 만들어진 덩어리입니다. 구름 입자 하나하나의 무게는 작지만 전체 덩어리의 무게는 우리의 상상을 뛰어넘습니다. 보통 구름 1㎥당 0.5g의 입자가 들어있는데요. 따라서 가로, 세로, 높이가 각각 1km인 구름이라면 약 50만kg의 무게가 나가게 됩니다. 한 기상학자는 태풍을 동반하는 거대한 구름일 경우에는 수 톤에 이를 것이라고 계산하기도 했습니다.

그렇다면 구름은 어떻게 하늘에 떠 있는 걸 까요?바로 중력과 기압경도력 덕분입니다. 빗방울의 지름은 가장 작은 것이 1mm 정도인데, 구름 입자들은 하나의 크기가 0.02〜0.08mm에 불과합니다. 즉 구름 입자 수십만 개가 모여야 빗방울 하나가 만들어지는 것입니다. 이렇게 크기가 작다 보니 구름 입자에 작용하는 중력의 크기도 작아 낙하속도가 매우 느린 편입니다. 반지름 1mm 크기 빗방울의 종단 속도는 초속 6.5m이지만, 반지름이 0.01mm인 구름 입자의 종단 속도는 초속 0.01m입니다. 즉 반경이 100분의 1일 때 종단 속도가 650분의 1로 급격하게 감소하는데요. 이렇듯 구름 입자는 중력에 의해 아래로 당겨지고 있지만 종단 속도가 초속 1cm로 아주 느립니다. 또한 구름 입자는 기압 경도력의 영향도 받습니다. 기압 경도력이란 기압이 높은 데서 기압이 낮은 쪽으로 작용하는 힘인데요. 고도가 높을수록 공기가 희박해지기 때문에 기압 경도력은 아래에서 위로 작용합니다. 이 때문에 구름 입자들은 중력에 의해서 아래로 당겨지는 동안 기압 경도력으로 인해 다시 상승하면서 하늘에 떠 있을 수 있게 되는 것이라고 하네요. 아래로 가해지는 중력과 위로 작용하는 기압 경도력에 의해 떠 있다는 것이죠. 그냥 보기에는 평온해 보였던 구름 입자는 사실 고군분투하며 떠 있을 수 있었던 것입니다.

*종단 속도: 유체 속을 자유 낙하하는 물체가 중력 가속도에 의해 더 이상 빨라지지 않고 등속도 운동을 할 때의 속도

오시경 기자  sunlight1105@pusan.ac.kr

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