<p style="text-align: justify;">------♡ 서로 배려하는 물화생지 ♡------ (지우지 마세용)<br><br>1. 답변 달아주신 분께 감사의 댓글은 필수!<br><br>2. 모두 볼 수 있도록 비밀댓글은 금지!<br><br>3. 답변을 받은 후 질문글 삭제하지 않기!<br><br>4. 질문 전에 검색해보기! 질문은 구체적으로!<br><br>------♡ 서로 배려하는 물화생지 ♡------ (지우지 마세용)<br><br>하이탑 2권 온대 저기압 파트 보면 대기 혼합 과정에서 위치 에너지가 운동 에너지로 바뀌어서 온대 저기압의 에너지로 사용된다고 하는데, 이게 정확히 무슨 의미인지 모르겠어서 질문 드립니다!<br><br>'온대 저기압의 에너지원'이라고 칭하고 있으니 발생된 운동 에너지가 온대 저기압의 발달 과정에 사용되는 거라고 보면 되는 걸까요?</p>
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수식 및 역학적인 내용은 생략하고(이 부분은 저도 잘 모릅니다...ㅎ...), 개념적인 이해 위주로 설명해보려합니다.
첨부된 움짤처럼 찬물과 따뜻한물이 서로 절반씩 맞닿아있을 때, 단면을 보면... 찬물은 아래로, 따뜻한 물은 위로 움직이지요. 밀도차이에 의해 당연한 것으로 보입니다. 그런데, 움직인다는 것 자체가 운동을 한다는 것이지요. 마찬가지로 찬 공기가 따뜻한 공기 아래로 침강함에 따라 전체 공기의 무게 중심이 중력 방향으로 낮아짐에 따라 포텐셜 에너지가 감소하게 되고, 역학적 에너지 보존에 의해 운동 에너지가 증가하여 찬 공기가 가라앉고, 따뜻한 공기가 위로 올라가려는 운동이 운동 에너지로 인해 발생하게 됩니다.
그래서 찬 공기아 완전히 아래로, 따뜻한 공기가 완전히 위로 올라가면 더이상 포텐셜 에너지의 변화가 없으니 운동 에너지의 추가적인 증가도 없어서 움직임이 정지하게 되지요.
톱니바퀴 3개가 있는데... 위의 톱니바퀴는 시계 방향, 아래의 톱니바퀴는 반시계 방향으로 회전합니다. 그러면 중간의 톱니바퀴는 반시계 방향으로 회전하지요.
이것을 온대 저기압의 생성 초기에 빗대보겠습니다.
한대 전선론에 근거하여 설명할 시, 온대 저기압은 맨 처음 북쪽과 남쪽의 고기압성 기단의 경계에서 정체전선이 발달한 후, 파동이 생기며 한랭 전선과 온난전선이 생긴다고 말합니다. 기단은 특수한 경우를 제외하면 고기압의 성질을 갖기에 북반구 기준 시계 방향으로 이류하고, 그로인해 정체전선의 북쪽은 동풍 계열, 정체전선의 남쪽은 서풍계열의 이류가 발생합니다. 이때 동풍과 서풍계열이 각각 움짤의 윗쪽 톱니바퀴, 아래쪽 톱니바퀴에 빗댈 수 있습니다.
이렇게 서로 반대방향으로 이류가 있으면, 시어(shear)가 발생하게되고, 윗쪽의 동풍계열, 아래쪽의 서풍계열일 시에는 그 경계에서는 반시계 방향의 순환이 발생하게 됩니다. 그래서 정체전선에 파동이 생긴다고 하고, 이를 경압 불안정이라고 해석하는 것이지요.
첫번째 댓글을 먼저 적용하여.... 정체전선을 기준으로 북쪽의 찬 공기가 남쪽의 따뜻한 공기 아래로 밀도차에 의해 파고들어가며 남하합니다. (따뜻한 공기는 북상하는 꼴이지요.) 그러면 온대 저기압 주변 공기의 전체 무게중심이 낮아지니 포텐셜 에너지가 감소하게되고, 그에따라 운동 에너지가 증가하게 됩니다. 따라서 찬 공기와 따뜻한 공기의 움직임이 운동 에너지를 바탕으로 계속 운동(이동)하게 됩니다.
이때, 두번째 댓글을 적용하면, 단순히 찬 공기는 정남향, 따뜻한 공기는 정북향으로 움직이는 것이 아닌 시어에 의해 저기압성 회전을 하게됩니다. 따라서 증가된 운동 에너지는 차고 따뜻한 공기를 단순히 정남향, 정북향으로 이동하는데 쓰이는게 아닌... 저기압성 회전 운동으로 쓰이게 됩니다. (이 댓글의 첨부 그림과 같이...)
따라서 저기압성 회전 운동이 시어와 운동 에너지의 증가로 인해 발생하므로... 서쪽에는 찬 공기가 북서풍 계열로 따뜻한 공기를 파고 내려가며 한랭전선이... 동쪽에는 따뜻한 공기가 남서풍 계열로 찬 공기 위를 타고 올라가며 온난전선이 만들어지게 됩니다.
@Wolf-Rayet Star따라서, 온대 저기압을 구성하는 가장 큰 요소인... 북쪽의 찬 공기와 남쪽의 따뜻한 공기 간의 밀도차로 인한 전체 무게중심의 하강에 따른 포텐셜 에너지 감소가 온대 저기압계의 운동 에너지 증가를 야기하고...
이렇게 증가된 운동 에너지를 바탕으로 찬 공기와 따뜻한 공기가 저기압성 회전을 하면서 계속 움직이며(위아래가 찬 공기와 따뜻한 공기로 완전히 분리될 때까지 운동 에너지 증가) 한랭 전선과 온난 전선을 만들고 계속 회전 운동을 하게되므로, 이렇게 차고 따뜻한 공기 간의 저기압성 운동으로 온대 저기압이 형성부터 소멸까지 운동 에너지가 사용되므로 온대 저기압의 에너지원이라고 할 수 있습니다.
이정도면 설명이 되었을까요...? ^^ (저는 이렇게 이해하고 있습니다. 제가 대기과학 전공자는 아니다보니 잘못된 개념이 있을 수 있습니다. 대기과학이나 대기역학 고수 분께서는 언제든지 저의 의견에 지적해주시면 감사드리겠습니다. 지적해주심으로써 저도 오개념을 수정하거나 더 배우게 되는거니 환영합니다~)
@Wolf-Rayet Star우와, 이렇게 정성들여 설명해 주시다니.. ㅠㅠㅠㅠ 하이탑 교재 정리하다가 발견한 거라 그냥 간단하게 말씀 주셔도 괜찮은 거였는데, 참고 자료랑 전공 내용까지 포함해서 설명을 해주셨네요.. 개념적 설명이라 술술 읽혀서 진짜 큰 도움이 됐어요! 정말 감사드립니다!!
첫댓글 온대저기압이 생성될때 정체전선부터 시작됩니다 이때 밀도가 큰 차가운공기는 밑으로 따뜻한 공기는 위로가려는 성질이 있어요 차가운공기가 밑으로 파고들면서 위치에너지가 운동에너지로 바뀌는거구요!
지금 보니 질문이 조금 애매하게 작성됐는데 해당 부분은 제가 이미 이해를 했고, 저는 여기서 발생한 운동 에너지가 어디에 사용된다는 건지 의미를 알고 싶다는 의도였어요.. ㅠㅠ 그래도 에너지 전환과 관련해서 직관적으로 알기 쉽게 설명해 주셔서 감사합니다!
수식 및 역학적인 내용은 생략하고(이 부분은 저도 잘 모릅니다...ㅎ...), 개념적인 이해 위주로 설명해보려합니다.
첨부된 움짤처럼 찬물과 따뜻한물이 서로 절반씩 맞닿아있을 때, 단면을 보면... 찬물은 아래로, 따뜻한 물은 위로 움직이지요.
밀도차이에 의해 당연한 것으로 보입니다.
그런데, 움직인다는 것 자체가 운동을 한다는 것이지요.
마찬가지로 찬 공기가 따뜻한 공기 아래로 침강함에 따라 전체 공기의 무게 중심이 중력 방향으로 낮아짐에 따라 포텐셜 에너지가 감소하게 되고, 역학적 에너지 보존에 의해 운동 에너지가 증가하여 찬 공기가 가라앉고, 따뜻한 공기가 위로 올라가려는 운동이 운동 에너지로 인해 발생하게 됩니다.
그래서 찬 공기아 완전히 아래로, 따뜻한 공기가 완전히 위로 올라가면 더이상 포텐셜 에너지의 변화가 없으니 운동 에너지의 추가적인 증가도 없어서 움직임이 정지하게 되지요.
그다음, 이 댓글의 움짤을 봐보시기 바랍니다.
톱니바퀴 3개가 있는데... 위의 톱니바퀴는 시계 방향, 아래의 톱니바퀴는 반시계 방향으로 회전합니다.
그러면 중간의 톱니바퀴는 반시계 방향으로 회전하지요.
이것을 온대 저기압의 생성 초기에 빗대보겠습니다.
한대 전선론에 근거하여 설명할 시, 온대 저기압은 맨 처음 북쪽과 남쪽의 고기압성 기단의 경계에서 정체전선이 발달한 후,
파동이 생기며 한랭 전선과 온난전선이 생긴다고 말합니다.
기단은 특수한 경우를 제외하면 고기압의 성질을 갖기에 북반구 기준 시계 방향으로 이류하고, 그로인해 정체전선의 북쪽은 동풍 계열, 정체전선의 남쪽은 서풍계열의 이류가 발생합니다.
이때 동풍과 서풍계열이 각각 움짤의 윗쪽 톱니바퀴, 아래쪽 톱니바퀴에 빗댈 수 있습니다.
이렇게 서로 반대방향으로 이류가 있으면, 시어(shear)가 발생하게되고, 윗쪽의 동풍계열, 아래쪽의 서풍계열일 시에는 그 경계에서는 반시계 방향의 순환이 발생하게 됩니다.
그래서 정체전선에 파동이 생긴다고 하고, 이를 경압 불안정이라고 해석하는 것이지요.
@Wolf-Rayet Star 그럼 마지막으로 위의 두 댓글을 조합해보겠습니다.
첫번째 댓글을 먼저 적용하여....
정체전선을 기준으로 북쪽의 찬 공기가 남쪽의 따뜻한 공기 아래로 밀도차에 의해 파고들어가며 남하합니다.
(따뜻한 공기는 북상하는 꼴이지요.)
그러면 온대 저기압 주변 공기의 전체 무게중심이 낮아지니 포텐셜 에너지가 감소하게되고,
그에따라 운동 에너지가 증가하게 됩니다. 따라서 찬 공기와 따뜻한 공기의 움직임이 운동 에너지를 바탕으로 계속 운동(이동)하게 됩니다.
이때, 두번째 댓글을 적용하면,
단순히 찬 공기는 정남향, 따뜻한 공기는 정북향으로 움직이는 것이 아닌 시어에 의해 저기압성 회전을 하게됩니다.
따라서 증가된 운동 에너지는 차고 따뜻한 공기를 단순히 정남향, 정북향으로 이동하는데 쓰이는게 아닌...
저기압성 회전 운동으로 쓰이게 됩니다. (이 댓글의 첨부 그림과 같이...)
따라서 저기압성 회전 운동이 시어와 운동 에너지의 증가로 인해 발생하므로...
서쪽에는 찬 공기가 북서풍 계열로 따뜻한 공기를 파고 내려가며 한랭전선이...
동쪽에는 따뜻한 공기가 남서풍 계열로 찬 공기 위를 타고 올라가며 온난전선이 만들어지게 됩니다.
@Wolf-Rayet Star 따라서, 온대 저기압을 구성하는 가장 큰 요소인... 북쪽의 찬 공기와 남쪽의 따뜻한 공기 간의 밀도차로 인한 전체 무게중심의 하강에 따른 포텐셜 에너지 감소가
온대 저기압계의 운동 에너지 증가를 야기하고...
이렇게 증가된 운동 에너지를 바탕으로 찬 공기와 따뜻한 공기가 저기압성 회전을 하면서 계속 움직이며(위아래가 찬 공기와 따뜻한 공기로 완전히 분리될 때까지 운동 에너지 증가) 한랭 전선과 온난 전선을 만들고 계속 회전 운동을 하게되므로, 이렇게 차고 따뜻한 공기 간의 저기압성 운동으로 온대 저기압이 형성부터 소멸까지 운동 에너지가 사용되므로 온대 저기압의 에너지원이라고 할 수 있습니다.
이정도면 설명이 되었을까요...? ^^
(저는 이렇게 이해하고 있습니다. 제가 대기과학 전공자는 아니다보니 잘못된 개념이 있을 수 있습니다.
대기과학이나 대기역학 고수 분께서는 언제든지 저의 의견에 지적해주시면 감사드리겠습니다. 지적해주심으로써 저도 오개념을 수정하거나 더 배우게 되는거니 환영합니다~)
@Wolf-Rayet Star 우와, 이렇게 정성들여 설명해 주시다니.. ㅠㅠㅠㅠ 하이탑 교재 정리하다가 발견한 거라 그냥 간단하게 말씀 주셔도 괜찮은 거였는데, 참고 자료랑 전공 내용까지 포함해서 설명을 해주셨네요.. 개념적 설명이라 술술 읽혀서 진짜 큰 도움이 됐어요! 정말 감사드립니다!!
@Jyeon 이해가 되셨다면 다행입니다...^^
10년 째 학생들을 가르치다보니... 아이들이 이해하기 쉽게 그림자료도 넣고, 풀어서 자세히 설명해주고, 빗대서 이해시키다보니 이게 습관화되어서 간단하게 설명하는게 아닌 좀 길게 설명하게 되었네요.
평안한 밤 보내세요~