물이 없는 곳에서는 날씨의 변화도 없습니다. 따라서 공기도 있고, 태양 에너지도 받지만 물이 존재하지 않는 성층권 위에서는 날씨 변화가 잘 일어나지 않지요. 덕분에 대형 비행기가 안전하게 장거리 비행을 할 수 있어요.
수증기의 상태 변화: 이슬과 안개
수증기는 ‘날씨가 더울 때 물이 변한 기체’라는 뜻입니다. 가끔 주전자에 물을 끓이면 주둥이에서 나오는 하얀 김을 보고 수증기라고 하는데, 그것은 수증기라 아니라 물방울입니다. 수증기는 기체이므로 우리 눈에 보이지 않지요.
우주에서 지구를 보면 표면이 온통 물에 잠겨 있는 것 같습니다. 지구 표면은 육지보다 바다가 훨씬 넓기 때문이지요. 이렇게 넓은 바다에서는 지금 이 순간에도 물이 증발해서 공기 중으로 들어가고 있어요. 1년 동안에 수증기로 증발하는 물의 양은 우리나라 전체를 무려 약 2천 미터까지 덮을 수 있을 정도로 많습니다.
공기 중에 모습을 숨기고 있는 수증기는 기온이 내려가면 다양한 모습으로 자신을 드러냅니다. 대표적인 것이 이슬과 안개 그리고 구름이지요. 이슬은 공기 중에 떠돌아다니던 수증기가 차가운 나뭇잎이나 돌을 만나 물방울로 변한 것이어요. 이슬이 특별히 풀잎에 잘 맺히는 까닭은 공기보다 풀잎이 더 빨리 차가워지기 때문이지요. 같은 원리로 수증기가 냉각되어 공기 중에 물방울로 떠 있는 것이 안개입니다. 풀잎이나 돌멩이 등에 맺힌 큰 물방울은 이슬이라 하고, 공기 중에 작은 물방울로 떠 있으면 안개라고 합니다.
수증기의 위치 변화: 구름
이슬과 안개가 생기는 것과 같은 원리로, 수증기를 포함한 공기 덩어리는 온도가 낮아지면 구름도 됩니다. 하지만 이슬이나 안개가 될 때와는 큰 차이가 있지요. 이슬이나 안개는 차가운 물체와 만나 만들어지지만, 구름은 공기 덩어리가 하늘 위로 올라가면서 만들어지기 때문입니다.
수증기를 포함한 공기 덩어리는 높은 곳으로 올라가면 고무풍선이 부풀듯 점점 부피가 커집니다. 공기 덩어리의 부피가 커진다는 것은 일정한 양의 공기 알갱이들이 훨씬 넓어진 공간을 돌아다니는 것을 의미합니다. 이렇게 되면 온도가 내려가지요. 그러면 기체 상태인 수증기는 액체 상태인 물방울로 변하고, 온도가 더욱 내려가면 고체 상태인 얼음 알갱이로도 변합니다. 그러면 기체 상태인 수증기는 액체 상태인 물방울로 변하고, 온도가 더욱 내려가면 고체 상태인 얼음 알갱이로도 변하지요. 이들이 바로 구름의 정체입니다. 구름이 아래로 떨어지지 않고 하늘에 떠 있는 까닭은, 구름을 이루는 물방울이나 얼음 알갱이가 매우 작기 때문입니다. 하지만 이 알갱이가 물방울이 원래 크기보다 커지고 질량도 많이 나가면, 무게를 이기지 못하고 밑으로 떨어지는데, 이것을 ‘눈’ 또는 ‘비’라고 하지요.
육지로 내린 비나 눈은 강과 지하수로 흘러 바다로 가거나 직접 바다에 내린 뒤, 다시 증발하여 공기 중으로 되돌아갑니다. 그러니까 지구의 물은 돌고 도는 것입니다. 오랜 세월 동안 지구의 물이 장소와 모양을 바꿔가며 돌고 도는 것을 ‘물의 순환’이라고 합니다. 물의 순환은 날씨 변화를 통해 이루어집니다.
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