대기는 그저 지구를 감싸고 있는 산소가 풍부한 담요가 아닙니다. 태양 에너지를 받아 끊임없이 움직이는 공기층입니다. 태양은 지구의 극지방보다 적도 지방을 뜨겁게 데우기 때문에, 극지방보다 적도 지방의 기온이 더 높습니다. 열은 언제나 온도를 똑같이 맞추기 위해 뜨거운 물체에서 차가운 물체로 이동합니다. 지구의 열도 온도 차를 없애기 위해서 적도 지방에서 대기를 타고 극지방으로 이동합니다. 19세기에 영국 물리학자는 지구와 지구의 대기는 거대한 증류기이다. 적도의 해양은 보일러 역할을 하고 추운 극지방은 냉각기 역할을 한다라고 했습니다.
지구가 자전하지 않거나 금성처럼 자전 속도가 아주 느리면 적도 지방에서 극지방으로 이동하는 열의 이동 경로는 아주 단순할 것입니다. 더운 공기는 차가운 공기보다 가볍습니다. 열기구에 뜨거운 공기를 넣으면 어떻게 되는지 생각해보세요. 적도의 뜨거운 공기는 위로 올라간 뒤에 극지방으로 이동합니다. 극지방으로 가는 동안 열을 잃은 공기는 다시 밑으로 내려가 지표면을 따라 적도 지방으로 돌아옵니다.
이렇게 끊임없이 돌고 도는 대기의 순환은 1735년에 이를 처음으로 제안한 영국의 변호사이자 기상학자인 조지 해들리의 이름을 따 해들리 순환이라고 부릅니다. 지구가 자전하지 않는다면 해들리 순환은 두 가지 형태로 나타날 것입니다. 북반구를 도는 순환과 남반구를 도는 순환으로 말입니다. 하지만 지구는 24시간에 한 번이라는 빠른 속도로 자전합니다. 따라서 땅과 대기는 적도 지방이 극지방보다 훨씬 빠르게 움직입니다. 이것이 바로 미항공우주국이 플로리다에서 우주선을 발사하고 유럽 우주기구가 프랑스령 기아나에 있는 쿠루에서 우주선을 발사하는 이유입니다.
되도록 적도 가까운 곳에서 우주선을 발사해야 지구가 자전하는 힘을 최대한 이용할 수 있기 때문입니다. 자신들은 전혀 알지 못하겠지만 적도 지방 사람들은 보잉 747기 보다 거의 두 배는 빠른 시속 1670킬로미터에 이르는 속도로 움직입니다. 적도 지방을 떠나 여행을 시작한 뜨거운 공기는 그 밑에 있는 땅보다 계속해서 빠른 속도로 움직입니다. 그래서 땅에 있는 사람의 눈에는 바람이 지구의 자전 방향으로 부는 것처럼 보입니다. 북반구에서는 오른쪽, 즉 동쪽으로 부는 것처럼 보이고 남반구에서는 왼쪽, 즉 서쪽으로 부는 것처럼 보이는 것입니다.
북쪽과 남쪽에서 바람이 휘어지는 방향이 전혀 다르다는 것은 열이 적도에서 극지방으로 가는 방법이 간단하지 않다는 뜻입니다. 지구 대기의 순환은 단순히 해들리 순환이라는 한 가지 형태로 존재하는 것이 아니라 세 가지로 나누어집니다. 다시 말해서 북반구와 남반구에 각각 세 가지 형태의 전도 순환이 존재합니다. 적도 지방부터 극지방까지를 삼등분한 뒤 각각 다른 형태로 순환하는 세 가지 띠가 있는 것입니다. 지구보다 훨씬 빨리 도는 행성은 그 띠가 훨씬 더 많습니다. 이를테면 목성은 적도 지름이 지구보다 11배 정도 크지만 자전 속도는 10시간밖에 되지 않습니다.
목성의 적도가 자전하는 속도는 지구의 적도가 자전하는 속도보다 25배 정도 빠릅니다. 그 때문에 목성의 순환은적도를 기준으로 각각 일곱 개씩 나타나며, 목성 전체로 보면 대략 15개 정도입니다. 지구에서 보았을 때 밝게 보이는 순환 고리를 대라고 하고 어둡게 보이는 순환 고리를 띠라고 부릅니다. 지구 극지방에서는 높은 고도에서 비교적 따뜻한 공기가 극 쪽으로 이동합니다. 높은 고도에서는 공기가 땅보다 빠르게 움직이기 때문에 땅에서 보면 바람이 지구가 자전하는 방향으로 부는 것처럼 보입니다.
따라서 고도가 높은 곳에서는 서풍이 봅니다. 지구의 자전 방향처럼 서쪽에서 불어오는 것입니다. 공기가 극에 도착하면 차가워지고 밑으로 가라앉습니다. 낮은 고도로 내려간 공기는 다시 왔던 곳으로 돌아갑니다. 이제 공기는 지면보다 느리게 움직이기 때문에 것처럼 보입니다. 이는 극관과 가까운 지면 근처에서 부는 바람은 주로 동풍이라는 뜻입니다. 지구의 자전 방향과 반대로 동쪽에서 불어오는 것입니다. 적도 지방과 가까운 곳의 대기 순환도 극지방과 비슷합니다.
지면에서 높은 고도에서 부는 바람을 보면 지구 자전 방향으로 부는 것처럼 보입니다. 따라서 열대 지방의 상공에서는 서풍이 봅니다. 고도가 낮은 곳에서는 공기가 적도 지방으로 돌아오기 때문에 지면에서 보면 지구 자전 방향과 반대로 부는 것처럼 보입니다. 그것이 열대지방의 해수면에서 부는 바람이 주로 동쪽에서 오는 이유입니다.
댓글