등산을 가면 산 정상에서 먹기 위해 가져갔던 과자봉지가 빵빵하게 부풀어 오르는 현상을 보곤 하는데요. 과자봉지는 왜 이렇게 팽창하는 것일까요? 과자봉지가 산 정상에서 팽팽해지는 배경에는 우리를 둘러쌓고 있는 대기권이 있다고 합니다.
사실 우리는 대기에 둘러싸여 생활하고 있습니다. 대기라고 불리는 이 층은 지구를 뒤덮고 있는 공기층을 말하는데요. 대기권의 영역은 지표면으로부터 약 1,000km에 이릅니다. 대기권은 아래와 같이 고도에 따라 4가지로 나뉩니다.
- 대류권(지표면~고도 11km): 이 층은 구름과 눈, 비 등 기상현상과 대류현상이 일어나는 층입니다.
- 성층권(대류권 계면~고도 50km): 이 층은 오존층을 포함하는데요. 오존층에서 태양복사 에너지의 자외선을 흡수합니다.
- 중간권(성층권 계면~고도 80km): 이 층은 수증기가 존재하지 않아 기상현상이 거의 없고 대류 현상이 존재합니다.
- 열권(중간권 계면~고도 120km): 이 층은 태양에서 오는 자외선 등으로 기체가 전리되는 전리층을 포함하고 오로라와 유성 등이 나타나는 층입니다.
이런 대기권에는 대기압이라 불리는 대기를 누르는 힘이 작용합니다. 지구를 둘러싼 공기의 무게 때문에 생기는 힘인데요. 고도에 따라 다른 대기압은 지표면으로부터 약 30km 이내에 생기는 것으로 알려져 있습니다. 고도가 높아질수록 중력이 약해져 공기분자의 밀도가 희박해지는 까닭인데요. 그래서 고도가 올라갈수록 대기압이 감소합니다.
대기의 무게는 의외로 상당한데요. 가로1cm*세로1cm 정도의 지면 위에 있는 공기의 무게는 1,033.6g이라고 합니다. 1kg을 넘는 셈입니다. 이 대기의 무게를 대기압이라고 하죠. 단위는 파스칼(Pa)입니다.
보통 지표면 가까이 생활하는 우리를 둘러싼 대기압은 1기압인데요. 1기압은 10만1,300Pa인데 단위가 커서 hPa로 바꾼다고 해요. 그래서 보통 1기압이라고 하면 1,013hPa로 표현합니다.
산 아래와 정상의 기압 차이 때문에 과자봉지 팽창
앞서 설명했듯 대기는 중력 때문에 높은 곳으로 갈수록 옅어지는데요. 그만큼 대기압도 줄어들게 됩니다. 산 밑에서 1기압이었던 대기압은 산 정상으로 갈수록 낮아지는데요. 하지만 과자봉지 속의 대기압은 그대로인 까닭에 기압의 차이가 발생한 결과로 과자봉지가 팽팽해진다는 설명입니다.
이런 현상은 고도의 차이에 따른 대기압 차이로 생기기 때문에 산이 얼마나 높느냐에 따라 달라집니다. 산이 높을수록 과자봉지가 더 팽팽해지는 것이죠.
##참고자료##
- 사마키 다케오, <지구과학 이야기>, 김정환, 서울:더숲, 2013.
