구름에 대한 이해

[Kim byoungil]

1. 구름의 종류

1). 적운(Stratus Clouds)

적운은 가장 낮은 고도에서 형성되는 구름으로, 주로 흰색 또는 회색을 띠고 있습니다. 이러한 구름은 일반적으로 부드럽고 단조로운 모양을 가지고 있으며, 하늘을 덮는 것처럼 보입니다. 적운은 대기 중에서 수증기가 빠르게 응결되어 형성되기 때문에 비나 이슬비를 동반할 수 있습니다.

2) 적운(Nimbostratus Clouds)

적운은 지속적인 강수(비 또는 눈)를 동반하는 구름으로, 맑은 날씨에서 갑자기 구름이 끼는 것을 흔히 볼 수 있습니다. 이러한 구름은 회색 또는 어두운 흰색을 띠고 있으며, 주로 두꺼운 층으로 형성됩니다. 적운은 비 온 후에도 지속적으로 남아있을 수 있어 전체적인 하늘이 흐릿하게 보이는 특징이 있습니다.

3) 적운(Cumulus Clouds)

적운은 하얀색이며, 일반적으로 끊임없이 변하는 모양을 가지고 있습니다. 이러한 구름은 대기 중에서 수증기와 열의 상승으로 인해 형성됩니다. 적운은 주로 맑은 날씨에 나타나며, 가끔씩 비 또는 눈을 동반할 수도 있습니다. 적운은 주로 낮은 고도에서 형성되어 하늘에 분산되어 있습니다.

4). 적운(Cumulonimbus Clouds)

적운은 가장 무서운 구름 중 하나로, 번개, 폭풍우, 우박과 같은 극단적인 날씨 현상을 동반합니다. 이러한 구름은 대기 중에서 매우 높은 고도에 형성되며, 매우 크고 높은 머리 모양을 가지고 있습니다. 적운은 강한 상승 기류로 인해 형성되며, 대기 중에서 빠르게 성장할 수 있습니다.

위에서 언급한 구름 종류는 주로 낮은 고도에서 형성되는 것들이지만, 높은 고도에서 형성되는 구름 종류도 있습니다. 이러한 구름은 주로 미세한 얼음 결정으로 이루어져 있으며, 높은 대기에서 발생하는 대류 현상과 관련되어 있습니다.

구름은 우리가 일상에서 자주 볼 수 있는 자연 현상이지만, 기상 조건과 기후에 큰 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나입니다. 따라서 구름의 종류와 특징을 이해하는 것은 날씨와 기후에 대한 이해를 높이는 데 도움이 될 것입니다.

2. 구름의 발생원인

산등성이 위로 피어오르는 하얀 뭉게구름을 보노라면 마치 솜사탕처럼 폭신폭신할 것 같다. 하지만 구름은 지표에서 증발한 수증기가 작은 물방울로 응결되어 공기 중에 떠 있는 것이다. 그리고 구름 안에 있는 물방울들은 온도나 압력 등 주변 환경의 변화에 따라 수증기로 증발하기도 하고, 다시 응결하여 새로운 구름을 만들기도 한다.

공기는 열을 받으면 위로 올라간다. 그런데 지구가 태양으로부터 열을 받으면 지표면에 가까이 있는 공기가 가열된다. 가열된 지표면의 공기는 위로 올라가는데, 높이 올라갈수록 주변의 기압은 낮아진다. 기압이 낮아지면 기체의 부피는 증가하므로, 밑에서 올라온 따뜻한 공기는 점차 부피가 늘어난다.

그런데 이때 밑에서 올라온 공기는 스스로 가지고 있는 열을 소모함으로써 팽창하기 위한 에너지를 충당하게 된다. 결국 공기가 팽창하면서 기온이 낮아지는 현상이 발생하고, 이슬점 이하로 온도가 내려가면 공기 속에 있던 수증기들이 응결하여 아주 작고 가벼운 물방울을 만든다. 그리고 이 물방울들이 거대한 무리를 지어 구름을 만든다.

1) 구름은 어떻게 만들어질까

산등성이 위로 피어오르는 하얀 뭉게구름을 보노라면 마치 솜사탕처럼 폭신폭신할 것 같다. 하지만 구름은 지표에서 증발한 수증기가 작은 물방울로 응결되어 공기 중에 떠 있는 것이다. 그리고 구름 안에 있는 물방울들은 온도나 압력 등 주변 환경의 변화에 따라 수증기로 증발하기도 하고, 다시 응결하여 새로운 구름을 만들기도 한다.

그런데 어떻게 물방울들이 하늘 높이 올라가 구름을 만들까?

공기는 열을 받으면 위로 올라간다. 그런데 지구가 태양으로부터 열을 받으면 지표면에 가까이 있는 공기가 가열된다. 가열된 지표면의 공기는 위로 올라가는데, 높이 올라갈수록 주변의 기압은 낮아진다. 기압이 낮아지면 기체의 부피는 증가하므로, 밑에서 올라온 따뜻한 공기는 점차 부피가 늘어난다.

그런데 이때 밑에서 올라온 공기는 스스로 가지고 있는 열을 소모함으로써 팽창하기 위한 에너지를 충당하게 된다. 결국 공기가 팽창하면서 기온이 낮아지는 현상이 발생하고, 이슬점 이하로 온도가 내려가면 공기 속에 있던 수증기들이 응결하여 아주 작고 가벼운 물방울을 만든다. 그리고 이 물방울들이 거대한 무리를 지어 구름을 만든다.

2) 공기의 상승과 구름의 생성

모여라, 구름 형제들

이처럼 구름은 공기의 상승 운동이 일어나는 곳에서 만들어진다. 따라서 가열된 지표면의 공기가 위로 올라갈 때뿐만 아니라 공기가 산의 경사면을 따라 높이 올라갈 때도 만들어진다. 또한 찬 공기와 더운 공기가 만나 더운 공기가 밀려 올라갈 때도 잘 만들어진다.

그런데 구름은 공기의 상승 속도나 생성 높이에 따라 여러 가지로 구분할 수 있다.

우선 상승 기류가 강할 때는 위로 솟아올라 수직으로 발달한 적운형 구름이 나타나고, 상승 기류가 약할 때는 옆으로 넓게 퍼져 있는 층운형 구름이 발달한다.

또한, 높이에 따라 상층운, 중층운, 하층운 등으로 세분할 수 있다. 그리고 이러한 기준에 의해 크게 10종의 기본 유형이 정해져 있다.

가장 높은 곳에서 발달하는 상층운으로는 권운, 권층운, 권적운 등이 있고, 중층운으로는 고층운, 고적운이 있다. 가장 낮은 곳에 발달하는 하층운은 층적운, 난층운, 층운으로 나뉘고, 높이만으로 구분할 수 없는 적운과 적란운은 상층과 하층에 걸쳐서 수직으로 발달한다.

우리가 흔히 부르는 양떼구름은 고적운에 해당하고, 새털구름은 권운, 뭉게구름은 적운에 해당한다.

2) 중간 층에서 발달한 고적운

한편, 구름과 아주 비슷하지만 조금 먼 친척이라 할 수 있는 사촌 형제들도 있다. 바로 이슬과 서리, 안개이다. 구름은 비교적 높은 하늘에서 발생하지만 이들은 지표면에 근접한 곳에서 발생한다.

구름은 하층에서는 주로 물방울과 약간의 얼음 알갱이가 뒤섞여 있지만, 높은 곳에서는 수증기가 곧바로 얼어 얼음 알갱이를 만든다. 따라서 상층운들은 구름 속에 물방울은 거의 없고 얼음 알갱이로만 구성된다.

이러한 현상이 지표면 근처에서도 일어나는데 공기 중의 수증기가 찬 표면에 닿아 응결하면 이슬이 되고, 표면의 온도가 0℃ 이하가 되면 이슬이 맺히지 않고 수증기가 바로 얼어붙어 서리가 된다.

안개는 이슬이나 서리보다 구름에 더 가깝다. 안개는 차가워진 지표면 부근의 공기들이 냉각되면서 그 안에 있던 수증기들이 응결하여 구름처럼 물방울 입자의 무리를 만든 것이다.

안개는 이외에도 차가운 지면 위로 습도가 높고 따뜻한 공기가 지나갈 때나, 따뜻한 수면 위로 차가운 공기가 지나가면서 물에서 증발해 나오는 수증기를 바로 응결시키는 경우에도 발생한다. 강가나 호수에서 안개가 자주 발생하는 이유도 강에서 발생한 고온 다습한 공기가 차가운 땅위로 이동해 오거나, 반대로 땅 위에 있던 차가운 공기가 따뜻한 물 위로 이동해 가기 때문이다.

3) 차가운 공기가 따뜻한 수면 위로 지나갈 때 발생하는 안개

먼지가 있어야 만들어지는 구름

사실 공기 중의 수증기만으로는 기온이 내려가 이슬점보다 낮은 온도가 되어도 쉽게 응결되지 않는다. 평평한 수면이 존재하는 지상의 상황과 수증기가 자유롭게 날아다닐 수 있는 하늘 위의 상황이 다르기 때문에 상공에서는 습도가 100%를 넘어도 응결이 일어나지 않는 상태가 존재하며 이를 '과포화'라고 한다.

그런데 자연 상태의 공기에는 수증기가 쉽게 응결될 수 있도록 도와주는 미세한 입자들이 포함되어 있다. 이러한 미세 입자들은 우리가 흔히 먼지라 부르는 것들이다.

공기 중에 떠돌아다니는 먼지들은 수분을 흡수하는 성질이 있어서 자기 주변의 수증기들을 모아 준다. 즉, 하늘 높이 상승한 공기의 온도가 낮아지면 공기 중에 있던 수증기들이 뭉쳐서 응결해야 하는데, 이때 먼지들이 주변의 수증기를 모아서 응결이 쉽게 일어나도록 도와준다. 결국 상공에서는 수증기만으로는 구름을 형성하기 어렵고, 먼지가 수증기를 모아 주어야만 크고 두터운 구름이 만들어진다는 얘기다.

이처럼 구름을 형성하는 데, 수증기의 응결을 도와주는 먼지 입자들을 과학 용어로 '응결핵'이라고 한다.

3. 구름의 색깔

▶흰색: 대부분의 구름은 햇빛을 받아 밝게 보입니다.

▶회색: 물방울이나 얼음 결정이 더 커지면 흡수와 산란이 증가하여 회색으로 보입니다.

▶검은색: 폭우와 같은 강한 강수나 태풍과 같은 강한 남쪽 기류에서 물방울이 더 커져 검은 색으로 보일 수 있습니다.

4.구름의 기상학적 의미

▶날씨 예측: 구름의 형태, 높이, 색깔 등은 날씨 예측에 사용되며, 강수, 기압 변화 등을 나타낼 수 있습니다.

▶열 흡수와 방출: 대기 중의 구름은 태양 복사를 흡수하고 지구에서 방출되는 열을 조절하는 역할을 합니다.

5 . 구름의 역할과 중요성

구름은 지구의 대기 중에서 다양한 기상 현상을 조절하고 영향을 미치는 중요한 역할을 합니다.

▶태양 복사의 반사

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▶적외선 복사의 흡수

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▶지면과 대기 간의 열 교환 조절

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▶강수의 유도

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▶날씨 예측과 대기 환경 모니터링

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▶자외선 차단과 햇볕 가리기

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