태양으로부터 방출되는 대전입자(帶電粒子)의 흐름을 태양풍(solar wind)이라 하는데 대해, 행성대기(行星大氣)의 움직임을 바람이라고 하는 경우도 있다. 뇌운(雷雲) 속이나 산을 넘는 등의 특수한 경우를 제외하면 바람은 거의 수평방향으로 흐르며, 수직방향의 움직임은 약 1%이다.
바람은 벡터량(量)이므로 보통 풍향과 풍속의 두 가지 양으로 나타내지만, 이론적으로 취급할 때는 동서성분(東西成分)과 남북성분으로 구분해서 표시한다. 풍향은 남북방향을 기준으로 한 16방위로 표시하며, 상세히 표시할 경우에는 북쪽으로부터 시계방향으로 360°까지 표시한다. 옛날에는 동서방향이 기준이었으므로 동북풍 ·서남풍 등이라 했으나, 현재는 남북이 기준으로 되어 있어, 지역의 고유명으로 사용하는 외에는 북동풍 또는 남서풍 등으로 표시한다.
풍속은 m/sec 단위로 표시하며, 다른 단위에 의한 수치와의 환산은 다음과 같다. 1km/h = 0.278m/sec = 0.621mph(mile/h) = 0.540 kn(knot)=0.911ft/sec 이것을 간략하게 표시하면 1m/sec ≒ 2kn, 1kn ≒ 1852m/h 가 된다. 풍속 대신에 풍력(風力)이 특별히 풍력계급에 의해서 표시되는 일이 있는데, 가장 많이 사용되는 것은 영국의 제독(提督) F.보퍼트가 제창한 풍력계급이다.
1.바람의 원인
바람은 그 장소에 기압차가 생기면 분다. 기압차가 생기는 원인 중 소규모인 것은 바다와 육지가 햇빛에 의해 따뜻해지는 정도가 다른 것과 같이 일종의 수열량(受熱量)의 차이에 의해서 생기는 것이고, 국지적인 것은 기압이 높은 곳에서 낮은 곳을 향해서 불어가는 것이다. 그러나 일기도에서 볼 수 있는 고기압이나 저기압에 수반하는 대규모적 풍계(風系)의 경우는 극지방과 적도지방의 기온차가 기압차를 일으키는 원인이 되고, 또 공기에 작용하는 힘으로서 지구의 자전에 의한 전향력(코리올리힘)을 무시할 수 없게 된다.
전향력이란 지구의 자전에 의해서 어떤 장소의 방향이 변하기 때문에 생기는, 운동방향과 직각방향으로 작용하는 가상적인 힘이며, 이 힘을 고려함으로써 지구가 정지해 있는 것으로 생각하고 지구상의 바람을 논할 수 있는 것이다. 공기에 미치는 힘으로서는 이밖에 지표면 및 풍속이 다른 두 층 사이에 작용하는 마찰력이 있고, 등압선이 구부러져 있을 때는 그 곡률(曲率)에 따른 힘도 작용한다. 이상의 네 가지 힘이 균형을 이룬 상태에서 부는 지표면의 바람은 등압선에 평행하지 않으며, 육상에서는 30~45 °, 해상에서는 10~30 °의 기울기를 가지고 등압선을 가로지르면서 저압부로 불어들어간다. 상공의 바람에는 거의 마찰력이 작용하지 않기 때문에 등압선에 평행하게 분다.
2. 수직방향의 바람
수직방향의 풍속은 바람이 산을 넘거나, 수직방향으로 발달한 뇌운(雷雲) 안 등 특별한 경우를 제외하고는 수평방향의 약 1/100에 불과하다. 그러나 수직방향의 바람에 의해서 구름이 발생 ·소멸하거나 비가 내리기 쉬워지므로, 날씨의 변화에 큰 영향을 미친다. 수직방향으로 바람이 부는 원인에는 다음과 같은 경우가 있다.
① 공기가 산과 같은 장애물을 넘어서 흘러가는 경우, ② 상하로 대류가 일어나는 경우, ③ 바람이 한 장소로 수렴 ·발산하는 경우, ④ 전선면을 따라 바람이 상승해 가는 경우 등이다. 이와 같은 원인에 의해 발생하는 상승기류는 비교적 규모가 작다. 이에 대하여 상층 편서풍의 대규모 기압골에 수반하는 수직방향의 기류는 넓은 범위에 미치는 것으로서, 일반적으로 기압골의 동쪽에서는 상승기류가 탁월하여 흐리거나 비오는 날씨를 가져오고, 서쪽에서는 하강기류가 탁월하여 맑은 경우가 많다.
3.바람의 성질
바람에는 다음과 같은 특성이 있다.
⑴ 바람이 물체에 부딪치면 풍압을 미친다. 풍속(V)을 m/sec, 풍압(P)을 kg/m2이라 하면, P = 0.125V2 으로 나타낼 수 있다. 그러나 풍압은 물체의 모양에 따라 크게 다르며, 유선형의 경우는 이 식에서 얻은 풍압의 1/10 이하로 감소된다.
⑵ 풍향이나 풍속은 항상 변화하고 있다. 관측된 기록에서 살펴보면 몇 초 동안 변하는 불규칙한 변화와 몇 시간 또는 며칠을 주기로 서서히 변하는 장주기변화(長週期變化)가 있다. 전자를 돌풍성이라고 하는데, 이 돌풍성에 의해서 일시적으로 강해진 풍속을 순간풍속이라고 한다. 순간최대풍속은 10분간의 평균풍속의 약 1.5배이다.
⑶ 바람과 기압 사이에는 거의 일정한 관계가 있다. 이 관계를 이용하면 기압분포로부터 바람을 추정할 수 있다. 즉, 북반구에서는 바람이 불어오는 방향에 수직으로 등을 대고 서서 양쪽 팔을 벌리면, 왼손 쪽 약간 전방에 기압이 낮은 중심이 있고, 오른손 쪽 약간 후방에 기압이 높은 중심이 있으며, 남반구에서는 이와 정반대가 된다. 또한 등압선의 간격이 좁을수록 풍속은 강해진다. 이것을 기압배치에 의해 설명하면, 북반구에서는 저기압에 대해서 바람이 시계반대방향으로 돌면서 불어들고, 고기압에 대해서는 시계방향으로 돌면서 불어나간다. 이 경우에도 남반구에서는 북반구와 반대가 된다. 바람과 기압 사이의 법칙은 1857년 네덜란드의 B.발롯이 정리하여 ‘바위스 발롯의 법칙’이라고 한다.
⑷ 풍속은 일반적으로 높이와 더불어 증가한다. 지표면 부근에서 풍속이 약해지는 것은 지면마찰에 의한 것이다. 풍속계는 보통 5∼10m 높이에 설치되어 있는데, 그 높이의 풍속은 지면마찰이 없는 상공 수km 높이의 풍속보다 약 1/3(해상에서는 약 2/3)로 월등히 약하다. 그리고 상공 2,000m 부근까지의 수직분포형은 대기의 안정도(상하의 대류가 일어나기 쉬운 때가 불안정, 일어나기 어려운 때가 안정)에 달려 있다. 즉, 불안정한 경우는 상하의 기층(氣層)이 자주 교대되므로 지표면 부근에서는 풍속이 증가되고, 반대로 약 300m보다 상공에서는 지표면 부근의 마찰이 상공까지 미치기 때문에 풍속이 감소된다. 대기가 안정한 경우는 상하의 기층이 교대되지 않으므로 500m 정도까지 풍속은 급격히 증가하고 그 이상은 마찰이 작용하지 않는 경우의 풍속을 나타낸다. 지표면 부근의 바람은 등압선을 가로질러 기압이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 불어 들어가지만, 지표면 부근의 마찰력이 작용하지 않는 상공에서는 바람이 등압선에 평행으로, 북반구에서는 저압부를 왼쪽에, 남반구에서는 오른쪽에 두고 분다. 또 어떤 장소에서 기압경도가 같은 경우, 풍속은 공기밀도에 반비례한다. 상공에서는 대기의 밀도가 급속히 감소되므로 기압경도가 같으면 상공으로 갈수록 풍속이 증가한다.
⑸ 바람은 일반적으로 수렴하는 경우에는 풍속이 증가하고, 발산하는 경우에는 감소된다. 바람이 산을 넘거나 골짜기로 불어 들어올 때 풍속이 증가하는 것은 이 효과 때문이다
4. 바람의 종류
지구상에는 대규모에서 소규모에 이르기까지 여러 가지 풍계(風系)가 겹쳐서 불고 있다.
⑴ 대규모 풍계
① 무역풍:적도의 남북 양쪽으로부터 적도저압대에 불어 들어오는, 동쪽으로 치우친 바람(북반구에서는 북동풍, 남반구에서는 남동풍)이다.
② 편서풍:아열대고기압의 북쪽 북위 30∼60 °에서 서쪽으로 치우친 탁월한 바람이다. 특히 상층에서 뚜렷하다. 한국과 같이 중위도지방에서 날씨가 서쪽에서 동쪽으로 변해가는 것은 이 편서풍의 영향에 의한 것이다.
③ 제트류:편서풍 안에 있는 넓이 수백 km2, 두께 수백 m의 특히 바람이 강한 부분이다. 한반도 부근에서는 겨울철에 100 m/sec이상 되는 경우도 있다.
④ 극동풍:북위 60 ° 이북의 극지방(極地方)에서 부는 동쪽으로 치우친 바람이다. 높이가 수 km 이하이기 때문에 대류권의 중간층 이상의 높이에서는 거의 나타나지 않는다.
⑵ 중규모 풍계
① 계절풍:여름 ·겨울의 계절에 따라 부는 바람이다. 극동 아시아에서 가장 탁월하다.
② 기압계의 바람:고기압 ·저기압 ·태풍 등 그날의 일기도상의 기압배치에 의해서 부는 바람이다. 대규모 풍계에서는 지구의 자전에 의한 전향력 때문에 바람은 기압이 높은 곳으로부터 낮은 곳으로 향해 불지 않고, 바위스 발롯의 법칙에 따라 불게 된다.
⑶ 소규모 풍계
① 해륙풍(海陸風):바다와 육지의 기온차에 따라 낮에 바다로부터 내륙을 향해서 부는 해풍(海風)과 밤에 내륙으로부터 바다를 향해서 부는 육풍(陸風)이 있다.
② 산골바람:낮에 골짜기로부터 산꼭대기를 향해서 부는 골짜기바람과, 밤에 산꼭대기로부터 골짜기를 향해서 불어내리는 산바람이 있다.
③ 국지풍(局地風):어느 지방 고유의 국지적 바람으로서, 한국의 높새바람 등이 이에 속한다.
④ 용오름:뇌운이나 전선의 영향으로 생기는 소규모의 강한 소용돌이바람으로서, 토네이도 등이 이에 속한다. 이 밖에도 풍계에는 실내미풍과, 논 ·밭이나 숲에서 부는 바람 등이 있으나, 이들 바람은 미세한 온도차와 지표면과의 마찰에 의해서 각각 특징을 갖는 미소한 풍계이다.
5. 바람의 관측
기상대나 관측소에서 바람을 관측할 때는 보통 에어로베인이라고 하는 프로펠러식 자기(自記)풍향풍속계가 사용된다. 이 밖에도 풍속계에는 이전부터 사용했던 풍배식(風杯式) 풍속계가 있는데, 이것에는 3배식과 4배식의 2가지가 있으며, 현재는 3배식이 사용된다. 또한, 백금이나 니켈의 가는 선을 전기적으로 가열한 후, 바람에 의해서 날아가는 열량을 측정하여 풍속을 구하는 열선풍속계(熱線風速計), 풍압판형(風壓板型) 풍속계, 다인스풍압계 등의 측기도 있다. 근래에 발명된 초음파풍속계는 초음파의 풍속에 따른 휘어짐을 이용한 것으로서, 정밀관측에 사용된다. 기계를 사용하지 않고도 바람은 개략적으로 추정할 수 있다.
예를 들어 실내나 동굴 속의 미풍은 물이나 침으로 손가락 끝을 적신 다음 손가락을 똑바로 세운 채 두세 번 회전시키면, 바람이 불어오는 방향은 차게 느껴지므로 풍향을 알 수 있다. 새·곤충·꽃가루·종자 등이 날아가는 모양을 보고 바람을 측정할 수도 있다. 예를 들면 봄철에 종달새가 바람을 안은 자세로 하늘 높이 날아오를 때, 바람이 약할수록 날개를 많이 치므로 대체적인 풍향·풍속을 추정할 수 있다. 나무의 구부러진 형태 등도 기후적인 풍향을 추정하는 데 도움이 된다. 고공(高空)의 바람을 관측하는 데는 수소나 헬륨을 채운 가벼운 기구를 공중에 띄우고, 이것을 레이더로 추적하여 그 이동상태로부터 바람을 관측한다. 또한 상공에 나타난 구름의 이동상태나 모양의 변화 등으로도 개략적이기는 하나 고공의 바람을 추정할 수 있다.
6. 바람의 이용
바람을 생활에 가장 잘 활용하고 있는 것은 새이다. 새는 날개를 치면서 나는 것 외에, 날개를 전혀 움직이지 않고도 오랫동안 공중을 날 수 있는데, 이것은 글라이더가 활공(滑空)하는 것과 같은 원리이다. 새는 활공할 때 날개의 양쪽 끝을 완전히 펴고 . 있으나, 빨리 날 때는 날개끝을 뒤쪽으로 구부리고 있다. 100m 높이에서 활공하기 시작하면, 수평으로 1,600m나 날 수 있으므로 대기 속에 수cm/sec 정도의 상승기류만 있으면 비행을 계속할 수가 있다.
새가 이용하는 상승기류에는 두 가지 종류가 있는데, 그 첫째는 바람이 지물(地物)에 부딪쳤을 때 생기는 역학적 상승기류이고, 둘째는 열적(熱的) 원인에 의해서 공기가 상승할 때 볼 수 있는 상승기류이다. 바람을 이용하는 동물은 새 외에도 박쥐나 곤충 등이 있는데, 날개를 사용하지 않고 비행하는 진기한 것으로는 거미가 긴 거미줄을 바람에 날리면서 이동하는 현상이다. 어떤 때는 몇 백만 마리의 거미가 한꺼번에 날아가서 장관을 이룬다고 한다. 이것을 ‘천사의 머리카락(angel hair)’ 등으로 부르기도 하는데, 중국에서는 사유(絲遊)라 하고, 영어로는 gossamer라고 한다. gossamer는 goose summer(거위-여름)의 준말인데, 11월 초의 따뜻한 날(유럽에서는 이것을 聖마틴의 여름 St. Martin’s summer라고도 한다)에는 거위를 먹는 습관이 있으며, 마침 그 무렵의 거미가 하얀 거미줄을 날리면서 이동해 가므로 이런 이름이 붙었다고 한다.
꽃가루가 바람에 의해서 날리는 것은 잘 알려진 사실이지만, 소나무의 꽃가루와 같이 작고 가벼운 것뿐만 아니라, 2개의 공기주머니에 의해서 바람을 타고 200km나 떨어진 곳까지 날아가는 것도 있다. 씨를 퍼뜨릴 경우에도 꽃가루와 마찬가지로 작고 가볍기 때문에 멀리까지 날아가는 경우(예를 들면 양귀비의 씨는 150km나 떨어진 곳까지 날아간다)와, 민들레와 같이 솜털 모양의 비행기관을 가지는 것, 소나무씨(잦)와 같이 날개가 있는 것 등이 있다. 민들레의 씨가 땅에 떨어지지 않고 바람에 날려가는 것은 명주실과 같은 가는 털이 햇빛을 받아 따뜻해지고 털을 둘러싸고 있는 공기도 가벼운 풍선과 같은 상태가 되어 날아가기 때문이다.
바람을 이용한 범선(帆船)은 기원전 4500년경 이미 이집트에서 사용되었다. 또 14세기경에는 4각돛과 3각돛을 짝지어서 큰 범선을 만들었으며, 19세기 말에는 돛의 수가 40개나 되는 4,000t급의 거대한 범선이 나타나 1주야의 평균속도가 18kt(노트)나 되어 속도면에서는 오늘날의 일류 상선(商船)에도 뒤지지 않았다. 그러나 그 후 증기기관이 발달함에 따라 범선은 점차 쇠퇴하고, 현재는 레저용 요트가 범선의 명맥을 유지하고 있다. 한편 풍차는 옛날에 인도나 중국 등에서 탈곡이나 소금을 만들기 위해 물을 끌어올리는 도구로서 사용되었고, 유럽에는 12세기경 이슬람교도에 의해 전해졌는데, 14∼15세기경부터는 제분(製粉)의 동력원으로서 사용되었다. 그러나 공기는 물에 비해서 밀도가 대단히 작고 바람도 일정하지 않으므로, 수력 등에 비하면 동력원으로서는 불안정한 것이다. 현재는 전력의 공급이 곤란하고 바람이 강한 외딴 섬이나 산악지대 등에서 좁은 범위의 발전용으로 사용된다.
비행기가 바람을 이용하는 것은 말할 나위도 없으며, 자유기구(自由氣球)도 초기에는 바람을 이용한 것으로서, 18세기 말부터 19세기 초에 걸쳐서 서양에서 많은 시험비행이 시도되었다. 제2차 세계대전 중 일본은 편서풍을 이용한 풍선폭탄을 미국에 날려 보냈다. 현재 레저용으로 사용되는 글라이더는 도중까지는 동력기에 끌려서 날지만 산악파동기류(山岳波動氣流)를 이용해서 14km 높이까지 올라갔으며, 행글라이더도 바람을 이용해서 먼 거리를 난다. 또한, 고공을 비행하는 제트비행기는 성층권 부근의 강풍대(强風帶)인 제트류 등을 이용해서 최단시간 비행에 의한 가장 경제적인 운항이 행하여지고 있다.
7. 바람의 종교, 신화
바람은 하늘의 기운, 즉 우주의 숨과 기운을 상징하였다. 단군신화에서 환웅이 거느리고 온 여러 신 중에서 풍백(風伯)이 앞서는 것도 이같은 우주론적 상징성에 기인한다. 풍월(風月)과 풍류(風流)는 신라인, 특히 화랑도에게는 대자연에서 노닐며 몸과 마음을 닦는 일을 의미하였다. 서양에서 인식하는 바람의 상징성은 매우 다양하여 허무 ·불안 ·폭력 ·맹목성 ·저돌성 등과 같이 매우 가변적이다. 한편, 풍요의 숨결, 성스러운 정신 등을 의미함으로써 신의 말, 우주의 기(氣)를 상징해 강한 종교성을 띠기도 하였다. 그리고 바람이 약할 때에는 인간적 미덕으로 표현되지만, 모래바람 ·떠돌이바람 등은 악덕의 상징으로 여겼다.