지구시스템 권역의 형성

지구시스템은 기권, 수권, 지권, 생물권, 외권으로 이루어진다. 그런데 각 권역은 한 덩어리가 아니라 성질이 다른 여러 층으로 나뉜다. 층은 무엇을 기준으로 나눌까? 그리고 지구시스템 바깥의 태양계는 지구와 어떻게 이어져 있을까?

1기권은 높이에 따른 기온 변화로 나눈다

지표에서 약 11 km까지는 대류권이다. 지표가 데운 공기가 위로 올라가며 식기 때문에 높이 올라갈수록 기온이 내려가고, 공기가 위아래로 섞이며 수증기가 있어 구름, 비, 눈 같은 기상 현상이 일어난다. 대기 질량의 약 80 %가 이 층에 있다. 그 위 약 50 km까지는 성층권인데, 여기서는 오존이 태양의 자외선을 흡수해 위로 갈수록 기온이 올라간다. 아래가 차갑고 위가 따뜻하니 공기가 안정하다.

약 50~85 km의 중간권에서는 다시 위로 갈수록 기온이 내려가 대기권에서 가장 추운 곳이 된다. 대류는 일어나지만 수증기가 거의 없어 기상 현상은 없다. 그리고 약 85 km 이상의 열권은 공기가 매우 희박하고, 태양의 강한 자외선과 X선을 흡수해 위로 갈수록 기온이 크게 오르며 오로라가 나타난다.

2수권과 지권

3태양계 시스템 속의 지구시스템

지구시스템은 닫혀 있지 않다. 더 큰 시스템인 태양계의 한 구성 요소로서 다른 구성 요소와 에너지와 물질을 주고받는다. 가장 큰 것은 태양 복사 에너지로, 대기와 해수의 순환, 물의 순환, 광합성을 움직인다. 또 달의 인력은 밀물과 썰물(조석)을 일으켜 해안의 지형과 생물에 영향을 준다.

태양에서는 빛만이 아니라 전기를 띤 입자의 흐름인 태양풍도 나온다. 지구 자기장이 그 대부분을 막아 주고, 극지방으로 들어온 입자는 열권에서 오로라를 만든다. 한편 해마다 수만 톤의 운석과 우주 먼지가 지구로 떨어지며, 먼 과거의 큰 충돌은 생물의 대멸종을 일으키기도 했다.

판단“위로 올라갈수록 태양에 가까워지니 항상 따뜻해진다”는 오개념이다. 대류권의 공기는 햇빛보다 지표가 내보내는 열로 주로 데워지기 때문에 지표에서 멀어질수록 차가워진다. 또 성층권과 열권이 위로 갈수록 따뜻한 것도 태양과 가까워서가 아니라, 그 층의 기체가 자외선을 흡수하기 때문이다.

갓 태어난 지구는 표면 전체가 녹은 암석으로 덮여 있었지만, 수억 년 사이에 단단한 지각, 바다, 대기를 갖춘 곳으로 바뀌었다. 중학교에서 지구를 지권, 수권, 기권, 생물권으로 나누어 보았는데, 이렇게 나눈 각 부분을 권역이라고 한다. 권역들은 어떤 순서로 생겨났을까?

이 과정은 권역들이 서로 영향을 주고받은 결과이다. 지권에서 빠져나온 기체가 기권을 만들고, 기권의 수증기가 수권을 만들었으며, 수권이 기권의 이산화 탄소를 지권의 암석으로 되돌렸다. 즉 지구시스템의 순환은 이때부터 시작되었다.

판단초기 지구의 연대와 순서에는 아직 논쟁이 있다. 45억 년 전의 암석은 판 운동과 풍화로 거의 사라져서, 광물 알갱이, 운석, 달의 암석, 다른 행성과의 비교로 간접적으로 추론하기 때문이다. 그래서 표의 연대는 대략값이며, 새 증거가 나오면 바뀔 수 있다.