기상현상

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Q. 아침에 안개가 끼면 그 날 맑은 날씨가 되는 경우가 많은데 왜 그런가요?

아침에 안개가 끼는 날은 맑은 날이 많지요. 안개는 습기를 가진 공기가 냉각돼 응결된 상태인데요. 아침에 안개가 만들어지려면 태양에너지를 받지 못하는 밤에 지면의 복사냉각(대기와 지표면이 냉각되는 현상)이 빠르게 일어나야 하는데, 복사냉각은 날씨가 맑고 바람이 약한 야간에 왕성하게 일어나요. 이렇게 생성된 안개는 해가 뜬 다음 온도가 상승하며 작은 물방울이 증발하면서 없어지고 맑은 날씨로 이어져요.

Q. 구름의 색깔은 왜 흰색인가요?

구름이 흰색으로 보이는 까닭은 하늘이 파랗게 보이는 것과 같이 빛의 산란 때문이에요. 구름은 대기 중으로 상승하는 공기가 냉각되어 수적이나 빙정 등으로 구성되어 있는데요. 구름을 구성하고 있는 물질은 각각 다른 크기와 형태를 가지기 때문에 산란되는 빛이 매우 다양하지요. 구름을 구성하고 있는 물질중 가장 크기가 작은 입자는 파란색을, 조금 더 큰 입자는 초록색을, 가장 큰 입자는 빨간색을 산란시키는데요. 이렇게 구름속에 있는 빙적과 수적들은 모든 색깔의 빛을 산란시키므로, 모든 색깔을 가진 빛이 모이면 흰색으로 보이기 때문에, 구름의 색깔도 흰색으로 보이는 것이에요. 하지만, 구름의 색깔이 항상 흰색은 아니에요. 적란운과 같이 두꺼운 구름의 경우에는, 얇은 구름보다 상대적으로 적은 빛이 통과하기 때문에 지상에서 관측자가 볼 수 있는 햇빛의 양이 줄어들어요. 이 때문에 구름의 아래부분이 어둡게 보이는 것이에요.

Q. 노을은 왜 붉게 보이나요?

노을은 햇빛이 수증기와 미세한 먼지에 산란되어 생기는 현상이에요. 하늘이 파랗거나 노을이 붉은 이유는 우리 눈이 볼 수 있는 태양빛 중 가시광선 영역의 파란색과 빨간색의 산란으로 설명할 수 있는데요. 파장이 짧은 파란색은 하늘에서 널리 불규칙하게 많이 산란되어 우리 눈에 들어오기 때문에 하늘이 파랗게 보이는 것이고 해가 질 때에는 산란이 많이 되는 파란색은 오히려 걸러지고 산란이 덜 되는 붉은 색이 직접 눈에 도달하는 것이에요. 태양빛 중 파장이 짧은 파란색 빛이 줄어들면, 태양은 더 붉게 보이게 되는데요. 반대로 저녁 무렵 노을이 질 때면 태양이 지평선 가까이 갈수록 노란색에서 주황색으로, 주황색에서 빨간색으로 붉게 변하게 되어요.

Q. 하늘이 파랗게 보이는 이유는 무엇인가요?

낮에 하늘이 파랗게 보이는 이유는 빛의 산란현상 때문이에요. 우리 눈은 태양빛 중에서 가시광선 영역만을 볼 수 있는데요. 가시광선은 대기를 통과하면서 대기중의 질소, 산소분자 등에 의해 산란이 되어요. '산란'이란 대기중의 작은 알갱이들이 빛을 흡수하여 사방으로 다시 방출하는 현상을 말해요. 대기의 산란정도는 빛의 파장에 따라 그 정도가 달라지는데요. 여기서 파장이란 파동의 마루와 마루 사이의 거리를 말하는데, 우리가 흔히 말하는 붉은색 빛의 파장이 가장 길고, 주황색, 노랑색, 초록색, 파란색, 남색, 보라색 순으로 갈수록 짧아져요. 보라색이 가장 많이 산란되지만 우리 눈이 파란색에 더 민감하기 때문에 하늘이 파랗게 보이는 것이에요. 가을하늘이 다른 계절보다 더 파랗게 보이는 것은 다른 계절에 비해 가을에는 건조하고 맑은 날이 많기 때문이에요. 가을이 되면 강수량이 줄어들고 습도는 낮아져요. 또 가을에는 태양고도가 점점 낮아지고, 지표면은 열을 방출하여 차가워지는데요. 이 때 대기의 상층은 아직도 기온이 높아서 하층은 차갑고 상층은 따뜻한 상태가 되어요. 이러한 상태에서는 대기층의 대류가 잘 일어나지 않아 안정한 상태라고 해요. 그러므로 표면 부근에서는 강한 바람이 생기지 않고, 상공의 먼지는 낙하하여 하늘은 맑아져요.

Q. ‘토네이도’는 무엇인가요?

토네이도는 북아메리카 대륙의 중남부지방에서 난후기에 빈번히 발생하는 대기의 심한 소용돌이로서 우리나라의 용오름과 비슷한 모습을 띈 기상현상의 일종이에요. 적란운의 하층으로부터 깔때기구름이 되어 아래로 늘어진 모습을 한 토네이도는 매우 강한 소용돌이로서 지름은 평균적으로 250m가량되며, 작게는 수m에서 크게는 수백m까지의 변화가 있어요. 토네이도가 발생하는 원인은 온대성저기압안의 불안정선 또는 강한 한랭전선에 관련해서 발생하며, 두 개 이상 무리를 지어 발생하는 경우도 있는데요. 토네이도의 평균 경로 길이는 5~10km이나 때로는 300km를 넘는 경우도 있어 토네이도마다 수명의 차이가 크게 나타난다고 해요.

Q. 동해 바다에서 용오름 현상이 가끔 일어나는데 무엇인가요? 배가 잘못되면 하늘로 올라갈 수 있나요?

용오름 현상은 미국에서는 토네이도라고 부르며, 바다에서 일어나는 용오름은 water spout라고도 하며, 정확한 발생원인은 밝혀지지 않았으나 크게 발달하는 적란운과 관련되어 있다고 알려져 있답니다. 또한, 여기에는 복잡한 메커니즘이 작용하고 있으며, 그 수명이 짧아 관측도 어려운 실정이에요. 짙은 적란운을 보면 아래쪽으로 둥글둥글 커다란 물방울 또는 젖무덤과 같은 모습을 종종 보게 되는데요. 이러한 부분이 아래로 발달하면서 커다란 깔때기 모양으로 지상까지 내려오는 현상을 용오름이라고 부르고 있어요. 만약, 용오름이 있는 곳에 배가 있다면 파괴 될 거에요.

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