해일

2011년 동일본 대지진 때 먼바다를 지나던 배는 해일이 지나가는 것을 거의 느끼지 못했다. 높이가 1 m 정도에 불과했기 때문이다. 그런데 같은 해일이 해안에 닿자 높이가 10 m를 넘어 마을을 덮쳤다. 그리고 1960년 칠레 지진의 해일은 하루 만에 태평양을 건너 일본까지 피해를 주었다. 해일은 어떻게 그렇게 빠르고, 해안에서 왜 그렇게 높아질까?

수심 (10의 거듭제곱 m)

2.3.1지진 해일은 천해파이다

해저에서 큰 지진이 일어나 바닥이 갑자기 솟거나 꺼지면, 그 위의 바닷물 전체가 들어 올려졌다가 내려앉으며 파동이 생긴다. 이것이 지진 해일이다. 지진 해일의 파장은 100 km가 넘어 깊이 4000 m의 바다보다 훨씬 길다. 그래서 대양 한가운데서도 천해파로 행동하여 속력이 \(\sqrt{gh}\)이다. 수심 4000 m이면 약 200 m/s, 곧 시속 700 km로 여객기에 가까운 빠르기이다.

그림 1에서 수심을 줄여 보자. 수심 4000 m에서 1 m인 해일은 수심 10 m에서 약 4.5 m가 되고, 만이나 좁은 하구처럼 지형이 물을 모으는 곳에서는 이보다 몇 배 더 높아진다. 해일은 파장이 길어 물이 수십 분 동안 계속 밀려 들어오므로, 같은 높이의 파도보다 훨씬 깊숙이 육지로 들어온다.¹

2.3.2폭풍 해일

태풍이 다가오면 기압이 낮아져 해수면이 빨려 올라가고, 강한 바람이 바닷물을 해안으로 밀어붙여 해수면이 높아진다. 이를 폭풍 해일이라 한다. 기압이 1 hPa 낮아질 때마다 해수면은 약 1 cm 올라간다. 폭풍 해일이 만조와 겹치면 피해가 특히 크다. 지진 해일과 폭풍 해일 모두 해안 저지대에서는 미리 높은 곳으로 피하는 것이 가장 확실한 대비이다.

2.3.3예제 풀이

속력은 \(\sqrt{9.8 \times 4000} \approx 198\) m/s이다. 걸리는 시간은 \(\dfrac{1.7 \times 10^7}{198} \approx 8.6 \times 10^4\) s, 곧 약 24시간이다. 1960년 실제로 약 22시간 뒤 일본에 닿아 140여 명이 목숨을 잃었다.

높이는 \(0.8 \times \left(\dfrac{4000}{10}\right)^{1/4} = 0.8 \times 400^{0.25} \approx 0.8 \times 4.47 \approx 3.6\) m이다. 즉 먼바다에서는 느낄 수도 없던 해일이 해안에서는 집 한 층 높이가 된다. 그래서 지진이 일어나면 진앙에서 멀리 떨어진 해안에도 경보를 내리고, 해일이 도착할 시각을 미리 계산하여 알린다.

아래 탐구 카드에서 태풍 진로의 오른쪽이 더 위험한 까닭과, 먼바다의 해일이 해안에서 높아지는 원리, 해일에 대비하는 방법을 살펴보자.

1. 해일이 오기 전에 바닷물이 먼저 크게 빠져나가는 일이 있다. 해일의 골이 먼저 도착한 것으로, 이때 갯벌에 나가면 매우 위험하다.