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생글생글 595호 2018년 5월 21일

재미있는 과학이야기

[강신종 쌤의 ''재미있는 과학이야기''(16)] 지구의 물

하와이제도는 8개의 섬과 100여 개가 넘는 작은 섬으로 구성돼 있다. 지난 3일 큰 섬 중 하나인 빅아일랜드 칼라우에아 화산이 용암을 분출했다. 당국은주민 1만여 명에게 대피령을 내렸다. 암석이 고온 고압에서 용융된 마그마는 주변보다 밀도가 낮아 위로 상승한다. 지각에서는 상승된 마그마를 마그마굄이라 한다. 마그마굄은 지각의 얇은 틈을 통해 동시에 지표로 분출된다. 이런 현상을 화산(volcano)이라 한다. 화산 활동은 지구 내부(지표 안) 에너지를 지표 밖으로 전달하는 열 교환 시스템으로 작용하고 있다.

수권도 지구시스템 유지

수권과 기권의 상호 작용으로 구름이 형성되고, 수권과 지권의 상호 작용으로 피오르, 해안절벽과 같이 웅장하고 아름다운 모습을 만든다. 지구 시스템을 구성하는 지권, 수권, 기권, 생물권 등의 상호 작용은 화산 활동을 포함해 웅장하고 경이롭고 아름다운 자연 현상을 낳는다.

이렇듯이 지구상에서 발생하는 여러 자연 현상은 지구 시스템 구성 요소 간의 상호 작용뿐만 아니라 외기권(exosphere)과의 상호 작용을 통해 일어나며 이 과정을 통해 생명체가 살아간다.

지난 시간에는 지권, 수권, 기권, 생물권, 외기권 등 다섯 가지 구성 요소가 지속적으로 상호 작용하면서 균형을 유지하는 지구 시스템, 그중에서도 지권과 기권에 대해 이야기했다. 이번 시간에는 지구 시스템의 구성 요소 가운데 수권과 생물권을 이야기하려 한다.

수권(hydrosphere)은 지구 시스템의 구성 요소로 기체 상태인 수증기를 제외한 지표 위의 모든 물()을 말한다. 전체의 약 97%를 차지하며 바다에 분포하는 해수(海水), 약 3%로 적은 양이지만 육지에 존재하는 담수(淡水)로 수권의 물은 나뉜다.


물이 이산화탄소 흡수

해수는 여러 종류의 염을 포함한 물이다. 약 40억 년 전 형성된 것으로 추정되며, 지구 표면적의 약 71~75%를 차지하고 있다. 해수 1㎏에는 약 35g의 염분이 있다. 35g의 80%인 28g 정도는 염화나트륨으로 구성됐다. 해수는 수심이 깊어짐에 따라 온도가 변하는 데 일반적으로 수심이 깊어질수록 수온은 낮아진다. 담수는 염분의 함유량이 적은 물로 빙하, 지하수, 호수, 하천 등으로 나눌 수 있다.

지구에서 물은 에너지를 받아 액체에서 기체로 증발했다가 다시 비나 눈으로 되돌아온다. 다시 돌아온 물은 하천이나 지하수 등으로 모여 바다로 흘러가는 등의 순환 과정을 거친다. 비열이 큰 물의 순환 과정으로 저장된 열을 운반하고 분산시키는 역할을 통해 지구의 기온을 일정하게 유지되는데 큰 역할을 하고 있는 것이다.

이산화탄소()는 지구 온난화의 원인 물질로 많은 나라에서 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 노력하고 있다. 만약 이산화탄소가 지구에서 사라진다면 인간은 호흡이 정지돼 모두 죽는다. 이 때문에 적절한 이산화탄소의 양을 조절하는 일은 매우 중요한 일이다. 수권에서는 대기 중의 이산화탄소를 용해시켜 대기 중 이산화탄소의 양을 조절하는 역할도 한다.

지구에는 인간을 비롯 동물과 식물 그리고 미생물 등 수많은 종류의 생물이 살고 있다. 생물들은 지권, 수권, 기권 등 넓은 범위에서 생활하고 있다. 지구에 사는 생물과 그들이 서식하는 영역을 생물권(生物圈)이라 한다.

광합성과 호흡은 상호작용

미생물과 식물들이 암석과 토양을 만들고, 식물은 태양의 빛 에너지와 물, 이산화탄소를 재료로 포도당과 같은 유기물을 합성하는 광합성을 한다. 인간은 호흡을 통해 산소를 흡수하고 이산화탄소를 대기 중으로 방출한다. 생물권에서는 이런 반응을 통해 기권의 대기 조성 및 환경에 영향을 준다. 생물권은 기권, 수권, 지권이 만드는 환경의 영향을 받기도 하고 반대로 영향을 주기도 하는 등 상호 작용을 하고 있다.

강신종 < 용화여고 교사 >

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