대기의 층상구조(대기권)

대류권(Troposphere)

대류권은 대기의 4권역 중 최하층으로 높이는 지표면 기준으로 약 10~12km 구간을 말합니다.
대류권의 높이는 온도의 영향을 가장 크게 받아 극지방의 경우 10km 미만까지 낮아지기도 하고, 열대지방의 경우 12km 이상으로 높아지기도 합니다. 또한 계절이 뚜렷한 지역에서는 추운 겨울보다는 여름에 높게 나타납니다.

또한 이름에 걸맞게 대류현상이 가장 활발하게 나타나며, 기상현상이 발생하고 지구의 대기중 대부분이 대류권에 존재하여 동식물들이 살아갈 수 있는 환경을 제공하고 있습니다.

 

대류권의 끝부분은 대류권계면이라고 불리는데, 근처공역에는 제트 기류(Jet Stream)이라고 불리는 강한 바람이 불고 있습니다. 서쪽으로 운항할 때의 비행시간보다 동쪽으로 운항할 때의 비행시간이 짧은 이유도 제트기류 때문입니다.

성층권(Stratosphere)

성층권은 대류권 상부에서부터 고도 약 50km 까지의 대기층을 말합니다. 지표면에서 멀어질 수록 온도가 내려가는 대류권과는 달리, 하부에서는기온변화가 일정하지만 상부의 경우 높이가 상승함에 따라 기온이 증가합니다.

 

이는 고도 약 25km에 오존이 집중적으로 존재하는 오존층이 존재하여 태양의 자외선을 흡수하기 때문입니다. 오존층은 생물에게 유해한 자외선을 흡수하기 때문에 기후변화에 중요한 역할을 하는 층입니다.

 

또한 성층권은 국제선 항공기가 온도에 따른 엔진의 효율성, 공기의 저항 최소화, 기상현상의 영향을 받지 않고 운행하기 위해 항로로 채택하고 있는 권역입니다.

 

중간권(Mesophere)

중간권은 성층권 상부에서부터 고도 약 80km 까지의 대기층을 말합니다.  대류권과 마찬가지로 고도가 상승할 수록 온도가 계속해서 감소하여 대기권에서 가장 기온이 낮으며, 대류가 불안정하나 수증기량이 미비하여 날씨현상은 일어나지 않습니다. 또한 유성을 관찰할 수 있는 권역입니다.

 

열권(Thermosphere)

열권은 중간권 상부에서부터 고도 약 1,000km 까지의 대기층을 말합니다. 열권에서는 입자들이 자외선을 흡수하기 때문에 성층권 처럼 고도가 상승할 수록 기온이 상승합니다. 하지만 중간권과 마찬가지로 기상현상을 찾아보기는 어렵습니다.

 

오로라(우주에서 지구로 유입되는 하전 입자들이 고층대기의 기체들과 충돌하여 빛을 내는 현상)이 관찰되기며, 저궤도 인공위성의 활동 영역(약 120~2,000km)이기도 합니다. 국제우주정거장(ISS, International Space Station)도 열권에서 활동(약 400km)하고 있습니다.

 

균질층(Homosphere)

균칠층은 대류권 ~ 중간권(지표면 ~ 약 90km 이내) 고도 내에서 공기의 구성성분이 비교적 균일한 상태임을 의미합니다.(수분 제외)

 

비균질층(Hetroshpere)

비균층은 대기의 성분비가 균질층과 달리 균일하지 않은 층을 말하며, 고도 약 90km 이상의 상부부터 이질층이라고 부릅니다. 대기가 희박하여 기체의 혼합작용보다는, 확산분리작용이 주를 이루고 있습니다. 

 

이때문에 높이에 따라 대기 성분비가 극명하게 갈려

대체로 고도 100km 정도까지는 질소가 주 성분이지만 170km 정도부터는 산소 원자가 공기의 주된 성분이 되며, 1000km정도에서는 헬륨이 많아지고 다시 그 위에는 가벼운 수소가 대부분을 차지하고 있습니다.