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지식샘

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성층권의 온도분포에 대해서 여쭤볼 것이 있습니다.
2021/01/11
답변수
2
질문자
양지호

성층권은 10~50km에 걸쳐서 형성되어 있고, 오존의 자외선 흡수로 인해, 높아질수록 온도가 높아진다고 알고 있습니다.


그런데 오존층은 20km정도에 있고, 따라서 자외선의 흡수도 20km정도에서 가장 활발할 것 같습니다. 그렇다면 온도도 20km에서 가장 높아야 할것 같은데, 왜 50km즘에서 가장 온도가 높은가요?


나름대로 고민 해본결과

흡수하는 에너지량은 20km에서 크지만, 흡수한 에너지를 입자들이 나눠 갖기 때문에 입자의 개수를 고려해야할 것 같습니다. 즉, 50km로 올라갈수록 단위부피당 입자의 개수는 점점 적어지므로, 입자당 흡수하는 에너지는 오히려 50km부근에서 가장 높은 것이 아닌가 생각해봤습니다. 맞는 이유일까요? 아니라면, 실제 50km에서 가장 온도가 높은 이유는 뭔가요?

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    • 양지호 2021-01-14 01:19:53

      그렇군요. 친절한 답변 감사합니다.
    • 홍성길 2021-01-12 22:39:35

      오존층에서 오존은 상공 25km를 중심으로 하여 상하(10~50km)로 펼쳐져 있습니다. 오존의 농도는 오존층 중심인 25km에서 대략 1ppm 정도라고 합니다. 그리고 50km 상공에서는 오존이 거의 0에 가깝겠지요.
      그런데 오존은 태양으로부터 입사되는 복사에너지 중 특히 0.3마이크로미터 이하의 자외선을 매우 잘 흡수하여, 공기 중에 오존이 흔적 정도만 들어 있어도 0.3마이크로미터 이하의 자외선복사를 거의 흡수해버립니다. 그리하여 오존층의 중심부인 25km까지에 이르기도 훨씬 전에 이미 오존이 흡수할 수 있는 복사에너지를 거의 모두를 흡수하므로, 질문하신 대로 50km 상공에서 온도가 높아지는 현상이 나타나고 있는 것이랍니다.
      (참고: 곽종흠,소선섭 지음, 일반기상학(교문사), 1986년, 29페이지 이후).

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