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먹구름
먹구름은 몹시 검은 구름을 가리킨다.
개요
흰 구름, 짙은 회색 구름, 무지갯빛 구름 등 구름의 색깔은 다양하다. 어떤 친구들은 이 중에서 회색 구름을 대기 오염 때문이라고 생각하기도 한다. 물론 대기 오염 때문에 하늘과 구름이 어둠침침해 보이는 경우도 있지만, 구름이 짙은 회색을 띠는 것은 다른 이유 때문이다. 구름이란 작은 물방울이나 얼음 알갱이가 하늘에 떠 있는 상태다. 구름 속의 물방울이 크기가 아주 작을 때는 빛을 흩어지게 만들어 빛이 골고루 반사되면서 흰색으로 보이는 것이다. 하늘에서 내리는 눈이 흰색으로 보이는 것도 바로 이런 이유 때문이다. 하지만 구름 속에서 오르내리던 작은 물방울들이 점점 커지면 빛을 흡수하게 되며 어두워진다는 것이다. 마치 깊은 바닷속이 어두운 것처럼 말이다. 구름이 어두운 것은 그림자와 비슷하며 빛이 통과하지 못해서 어둡게 보이는 것이다. 구름이 낮게 깔리고 어두워지면, 구름 속의 물방울들이 무거워졌다는 뜻이다. 즉 조금 더 있으면 비가 내린다는 뜻이며 이럴 때는 우산을 챙기는 게 좋다.
비가 오기 전 하늘은 점점 어두워 지고 심상치 않은 하늘의 움직임도 있다. 먹구름이 생기는 현상을 알기 위해서는 물방울이 모인 구름의 생성원리를 먼저 아셔야 한다. 물방울들이 모인 구름은 마치 솜사탕 같이 폭신할 것만 같은 느낌인데 비구름으로 돌변하는 순간 상당히 무서워진다. 이런 큰 구름이 생기기 위해서는 대량의 물의 증발현상이 있어야 한다. 강이나 호수, 바다에서 만들어진 물은 태양의 강한 열 에너지에 의해 증발되는데, 물이 증발하고 공기 중으로 상승되면 물의 부피가 상승하게 된다. 상층부에 올라간 수증기는 응결되어 구름이 되며, 이러한 과정이 반복되다 구름이 크기가 점점 커지게 되고 환경에 따라 여러 형태의 모양을 가지게 된다.[1][2]
구름
구름(cloud, 雲)은 물이 햇빛에 증발되어 생기는 수증기가 먼지 등의 물질과 응결하여 미세한 물방울이 되어 떠있는 것으로 안개와 사실상 성분은 같으며 지표면과 닿아 있는 것을 안개, 지표면과 떨어져 있는 것을 구름이라고 한다. 구름은 적외선을 강하게 흡수하고 강수 현상과 같은 기상현상도 구름에 의해 발생한다.[3][4][5][6]
구름은 지구, 행성 또는 위성의 대기에 떠다니는 작은 물방울이나 얼음 알갱이들의 모임이다. 별 사이의 구름처럼 보이는 부분을 '성운'(星雲)이라 부르는데 이는 성간물질이 모인 것이다. 은하수는 구름이 아닌 별들의 모임이다. 구름을 연구하는 기상학의 분야를 구름학이라 한다. 지구상의 구름은 대부분 수증기로부터 생성된다. 알갱이들의 반지름은 주로 약 0.02~0.05mm로 되어 있으며 수십억 개의 작은 물방울들이 모이면 구름으로서 관측할 수 있게 된다. 짙은 구름은 반사율이 70%에서 95%에 육박하기 때문에 구름 상단은 하얗게 보인다. 하지만 구름 속 물방울들이 빛을 산란시키므로 아래로 내려갈수록 회색이 된다. 이 밖에도 햇빛이나 주변 환경에 따라 색이 바뀌기도 한다.
구름은 공기 중의 수분이 이슬점 이하에서 응결하여 미세한 물방울이나 얼음입자로 되어 대기의 고층에 떠 있는 기상현상으로 한자로는 운(雲)이라고 한다. 구름을 형성하는 입자는 물, 얼음 이외에도 매연이나 먼지와 같은 고체 입자들도 포함된다. 일반적으로 지면에 접하여 있는 것은 안개라 하고 공중에 떠 있는 것을 구름이라 하여 구별하고 있으나 구름이 산에 걸려 있는 경우에는 산안개라고도 하여 명백하게 구분되어 있지는 않다. 구름의 형성과 소멸은 공기의 수직운동과 밀접한 관련이 있다. 저기압의 발생, 산이나 강한 햇볕 등 여러 원인에 의하여 대기 속을 상승하는 공기덩어리는 높이 올라갈수록 주위의 기압이 낮아져서 공기와의 열교환 없이 팽창하게 된다.
이러한 단열팽창으로 공기의 온도는 점점 낮아지게 되며 어느 고도에 이르면 이슬점에 이르게 되어 수증기가 응결된다. 이렇게 응결되기 시작하는 고도보다 더 높은 곳에서는 공기 중의 수증기가 작은 물방울이 되어 구름을 형성하게 된다. 또 다른 경우는 수증기를 많이 포함한 더운 공기가 찬 공기 위로 올라가거나 찬 공기가 더운 공기 밑에 들어가 구름이 생기는 경우가 있다. 구름은 끊임없이 변화하고 있으므로 전형적인 것은 드물고 중간적 성질을 띠는 것이 많다. 따라서 구름의 판별에 어려움을 느낄 때가 많으나 구름의 발생, 발달, 쇠약, 소멸의 과정을 주의깊게 관찰하면 비교적 정확한 구분을 할 수 있다.[7]
흰구름과 먹구름의 차이
구름은 물입자로 이루어져 있다. 물입자의 크기는 다양한데 입자의 크기에 따라 진동수가 달라지고, 진동수는 색깔을 결정하게 된다. 즉, 가장 작은 입자는 진동수가 많아 파란색을, 조금 큰 입자는 녹색을, 더 큰 입자는 빨간색을 산란시킨다. 맑은 날 하늘에 떠있는 구름은 세가지 크기의 입자가 골고루 분포하고 있어 산란되는 파란색, 녹색, 빨간색의 양이 비슷하기 때문에 전체적으로 흰색으로 보이는 것이다. 그런데 물입자의 크기가 더 커진 구름의 경우 빛은 흡수되고 산란되는 빛의 양이 적어지게 되어 먹구름과 같이 어두운 색을 나타내게 되는 것이다. 먹구름은 물입자가 크기 때문에 그 무게로 인해 땅으로 떨어져 비가 되는 것이다.[8]
구름의 생성
구름의 생성은 크게 몇 가지 요인으로 나누어진다.
- 대기의 불안정 : 일광(태양광)의 지표면 가열로 인해 뜨거워진 공기가 상공의 찬 공기 쪽으로 상승한다. 대류에 의해 찬 공기는 반대로 뜨거운 공기 밑으로 내려가려 한다. 뜨거운 공기가 상승기류를 만들어내는 곳에는 국지성 저기압이 형성되면서 구름이 만들어지는 여건이 갖추어진다. 충분한 수증기를 갖추고 있다면, 유사 단열팽창을 통해 기온이 낮아진 공기는 이슬점에 도달, 응결고도에서 수증기의 포화를 일으켜 구름을 형성한다. 흔히는 보통 뭉게구름을 만들고 끝이지만, 열대에서는 열대성 저기압의 원인이 된다.
- 수증기의 유입 : 대기가 불안정하다 해도 수증기가 없이 황량하고 건조한 날씨라면 구름은 쉽게 찾아보기 힘들다. 국지성 집중호우를 제외한 대부분의 폭우는 어딘가로부터 지속적으로 수증기를 공급받기 때문에 좀처럼 하늘이 개이지 않는 것이다.
- 지형지물의 영향 : 바람이 불어가는 쪽에 산맥 등이 장벽처럼 가로막고 있다면 흐르던 공기는 산맥 위로 강제상승한다. 이 과정에서 마찬가지로 응결고도에 도달하면 구름이 형성된다. 태백산맥이나 알프스산맥 등 높은 산지에 항상 구름이 끼어 있는 모습인 것은 바로 이 때문이다. 영동 지방에는 이 때문에 늦겨울에 폭설이 자주 내린다. 이렇게 산맥을 만나 구름을 형성해 폭우와 폭설로 수증기를 빼앗긴 공기는 산맥을 넘어가 건조한 날씨를 만든다. 이를 푄 현상이라 한다. 실제로 영동 지방과 영서 지방의 강수량 차이는 이렇게 만들어진다. 만약 습윤한 계절풍이 이런 산맥을 만나면 헬게이트가 열린다.
- 지역 간 기압의 차이 : 일반적으로 저기압권에서는 날씨가 그리 좋지 못하다. 기압이 낮은 지역으로 모여든 공기는 상승기류를 형성하면서 응결고도에 도달해 구름을 만들어 낸다.
- 성질이 다른 공기의 충돌 : 온대저기압과 밀접한 관련이 있다. 만일 뜨거운 공기가 차가운 공기 쪽으로 진행하면 차가운 공기의 위를 타고 부드럽게 흘러가며 온화한 비가 내리지만 차가운 공기가 뜨거운 공기 쪽으로 진행하면 뜨거운 공기의 아래쪽으로 빠르게 파고들기 때문에 천둥번개를 동반한 많은 비가 내린다. 이렇게 생성된 구름은 보통 10분이면 사라진다. 하지만 그것도 개체별로 차이가 있어서 몇 분 만에 사라지는 것도 있고 1시간 동안 유지되는 것도 있다. 18세기 즈음에는 구름의 생성을 '기포이론'으로 설명하였다. 이 가설에 따르면 아주 깨끗한 기포가 물을 담은 채 올라가면 구름이 되고, 이 구름을 구성하는 기포가 태양열을 받아 터지면 그 안의 물이 지상으로 떨어지는 게 비라는 것이다. 그러나 과학적 방법론이 점차 발달하자 이 가설은 르네 데카르트에게 비판받게 되었고 후에 골드스미스에 의해 과학적인 구름 생성이론이 만들어졌다.
구름이 생성되는 과정
- 공기 상승 → 기압하강 → 단열 팽창 (부피 팽창) → 기온 하강 → 이슬점 도달 → 수증기 응결 → 구름 생성
- 공기 상승 + 단열 팽창 : 지표면의 공기 덩어리가 상승하면 주변 공기의 압력이 낮아지므로 공기 덩어리가 팽창한다.
- 기온 하강 : 공기 덩어리가 단열 팽창하면서 주변의 공기를 밀어내는 데 열을 소모하여 기온이 낮아진다.
- 이슬점 도달 + 수증기 응결 : 공기 덩어리의 온도가 점점 낮아져서 이슬점과 같아지면서 수증기가 응결한다.
- 구름 생성 : 수증기가 응결하여 생긴 작은 물방울이나 빙정이 모여 구름이 된다.
구름에 대해 자세히 보기
동영상
각주
참고자료
- 〈먹구름〉, 《네이버 국어사전》
- 〈먹구름은 먼지 낀 구름일까?〉, 《어린이백과》
- 〈구름〉, 《위키백과》
- 〈감마선〉, 《나무위키》
- 〈구름〉, 《네이버 지식백과》
- 〈구름〉, 《한국민족문화대백과사전》
- "Inertia", Wikipedia
- 〈먹구름이 검게 보이는 이유는?〉, 《록데정밀화학 공식 블로그》, 2016-12-08
- 정종화, 〈흰구름과 먹구름의 차이는?〉, 《네이버 블로그》, 2004-07-23
같이 보기
