우리는 우주라는 공간속에 초거대 별들의 집합체인 은하계에 살고 있습니다. 은하계중에서도 태양계라고 불리우는 시스템에서 태양을 중심으로 넓게 펼쳐져 있는 행성, 수성-금성-지구-화성-목성-토성-천왕성-해왕성-(명왕성)의 순서 중에 지구라고 불리우는 행성에서 살고 있습니다. 우주라는 존재 자체도 신기한데 지구라는 행성에서 생명체가 생기고 인간이라는 존재도 생겨서 제가 지금 컴퓨터 자판을 두들기면서 '지구의 대기는 왜 우주로 흩어지지 않는가?'라는 글을 쓰고 있습니다. 그저 신비함의 연속입니다. 신비함의 연속 중에 글제목도 역시 신비한 현상 중에 하나입니다. 제가 이렇게 글을 쓸 수 있도록 하는 것 중에 가장 중요한 것은 바로 숨을 쉰다 입니다. 숨을 쉰다는 것은 호흡을 한다와도 같은 말인데 제가 입과 코를 통해 제 주위의 공간 속에 존재하는 대기를 들이 마시고 이 대기는 제 몸속에 들어와서 각각의 기관 또는 혈류 속에 산소와 기타의 대기 성분을 제공해 줍니다. 이 산소와 대기 성분은 제 몸속의 구석 구석으로 이동을 할 것이고, 에너지로 변환되어 제가 이렇게 살아 있고 글을 쓸 수 있도록 해 주고 있습니다. 사람이 가장 필요로 하는 것은 산소라고 하는데 왜 그런지는 잘 모르겠습니다. 그냥 저희 몸뚱아리가 설계될 때 신은 산소와 협력을 하도록 지어 놓으셨을 것입니다. 그냥 그대로 살아가야 하겠지요. 저는 만들어진 피조물이니 거부할 수 있는 권리가 없습니다. 신의 영역입니다.
지구의 대기와 대기 구성 성분
그 지구를 둘러싸고 있는 대기에 대해서 알아 보겠습니다. 대기(大氣, Atmosphere)는 지구 표면을 둘러싸고 있는 기체 집합체를 이르는 말입니다. 동양에서의 한자로 쓰여진 것을 한국어로 옮겨 보면 '큰 기운'이라는 뜻입니다만 중국의 고대 철학자의 관점에서는 지구의 표면을 둘러싸고 있는 기체의 집합체를 기운으로 읽어낸 것입니다. 중국의 무술에서 가장 많이 등장하는 단어인 기(氣, Spirit)로서 공기층을 이르는 말로 만든 것입니다. 서양의 과학이 동양으로 전해지면서 공기층, 즉 대기에 대해서도 정확하게 알려졌습니다. 우리가 잘 아는 것과 같이 질소가 가장 많고 그 다음에 산소, 이산화탄소 등으로 구성되어 있습니다. 자세하게 다시 말해 보면, 질소(N2) 78.084%, 산소(O2) 20.946%, 아르곤(Ar) 0.934%, 이산화탄소(CO2) 0.04%, 기타 0.006% 입니다. 어렸을 적 위의 대기 구성 성분 이야기를 들었을 때, 했던 생각이 납니다. 질소가 산소보다 훨씬 더 많은데 인간이 숨을 쉬는데 아무 문제가 없는 것인가? 하고 말이지요. 지금도 유산소 운동이라고 하지 유질소 운동이라고 하지 않습니다. 왜 그런것일까요? 질소를 다시 살피는 계기가 마련되어야 하지 않을까 합니다. 고려와 거란의 전쟁에서 새롭게 조명된 양규 장군의 경우와 같이 말이죠. 여기에 한가지 더 알고 싶은 내용을 더해 보고자 합니다. 그것은 바로 왜 대기 중의 공기는 우주로 흩어지지 않는것일까 입니다. 한번 쯤 생각해 보셨을까요? 아니라고 생각됩니다. 우리가 공기가 항상 주변에 있어 그 소중함을 모르는 것과 같이 굳이 공기가 왜 우주 밖으로 흩어지지 않는 것일까 하고 생각할 일이 없겠지요. 그런데 가만히 생각해 보면 진짜 왜 공기가 저 멀고 먼 우주 공간으로 흩어지지 않고 어떻게 지구 주변에 그대로 모여 있을 수 있을까요? 저희가 지구 표면에 붙어 있을 수 있는 이유가 지구의 중력으로 인한 것인데, 공기도 지구의 중력에 의해 끌림을 당해 흩어지지 않는 것일까요?
지구이 공기가 우주로 사라지지 않는 이유는 무엇일까요?
지구의 대기가 우주로 흩어지지 않는 이유는 여러 가지 복합적인 요인들이 상호작용하여 그 안정성을 유지시키기 때문입니다. 이를 이해하기 위해선 지구의 중력과 대기 구성 성분, 대기 순환이 어떻게 작용하는지, 그리고 지구 자기장과 대기압, 마찰력이 어떤 역할을 하는지를 자세히 살펴볼 필요가 있습니다. 먼저, 지구의 중력은 대기 분자들을 지구 표면에 묶어두는 역할을 합니다. 중력은 모든 물체에 작용하는 인력으로, 지구의 중력이 충분히 강하게 작용하여 대기 분자들을 지구 표면에 끌어당겨 우주로 탈출하는 것을 방지합니다. 지구 대기의 구성은 주로 질소(약 78%), 산소(약 21%), 아르곤(약 0.9%), 그리고 이산화탄소(약 0.04%) 등으로 이루어져 있습니다. 이러한 기체 분자들은 서로 강한 상호작용을 하며 대기를 유지합니다. 특히, 질소와 산소는 화학적으로 매우 안정적이어서 다른 물질과 쉽게 반응하지 않습니다. 또한, 지구 대기는 대순환을 통해 상층과 하층 사이를 오르내리며 순환합니다. 이는 대기의 성분을 균일하게 분포시키고, 온도와 압력을 조절하는 역할을 합니다. 지구 자기장은 태양풍으로부터 지구 대기를 보호합니다. 태양풍은 고에너지 입자들로 이루어져 있는데, 지구 자기장이 이를 막아줌으로써 대기가 손상되는 것을 방지합니다. 대기압은 대기가 지구 표면을 누르는 힘으로, 이는 대기가 우주로 날아가는 것을 막는 역할을 합니다. 마지막으로, 대기의 마찰력은 대기 입자들이 서로 충돌하면서 발생하는 힘입니다. 이 마찰력은 대기 입자들이 우주로 날아가는 것을 방해하여 대기의 안정성을 유지시킵니다. 이러한 다양한 요인들이 복합적으로 작용하여 지구의 대기가 우주로 흩어지지 않고 유지되는 것입니다.
자 왜 지구의 공기가 우주로 사라지지 않고 지구에 머무를 수 있는지를 알게 되셨기를 바랍니다. 저의 궁금함도 같이 해결되었습니다. 공기도 중력장의 영향을 받는 다는게 흥미롭습니다. 거기에다가 자기장의 태양으로부터의 태양풍을 막아 준다는 사실도 재미있습니다. 거대한 우주에서도 우리가 알지는 못하지만 상호 작용이 끊임없이 일어나고 있다는게 또다른 신비로움을 느끼게 해줍니다. 그냥 자연에 순응하면서 착한 마음으로 살아가도록 하겠습니다. 하하하.