지구2

지구의 자전은 보통 23시간 56분 4.091초 주기로 돌며 축이 북극과 남극을 잇는 선으로 되어있다. 방향은 지구의 북극에서 보았을 때 시계 반대방향으로 도는데 그 이유로 지구에서 천체들이 한 시간에 15도씩 동에서 서로 이동하는 것처럼 보이는 현상을 관찰할 수 있으며 그 현상을 일주운동이라고 칭한다.
지구는 태양을 365.2564 주기로 공전하고 있기때문에 지구에서 보았을 때 태양이 하루에 1도씩 서에서 동으로 이동하는 현상을 볼 수 있다.

지구의 궤도 속도는 평균 초속 30 km 정도인데 이 속도는 지구의 지름은 7분만에 달까지의 거리는 4시간 만에 통과할 수 있는 속도이다.

지구는 달을 거느리고 있다. 달과 지구는 공동질량중심을 27.32일의 주기로 회전하고 있는데 이 현상을 항성월이라고 한다. 또한 지구와 달이 회전하는 동안 지구도 태양주위를 회전하고 있기 때문에 태양과 달의 위치가 되풀이되는 데에는 항성월 보다 조금 더 긴 29.53일이 걸리며 이 기간을 삭망월이라고 부른다.

공전 궤도면에 수직 방향과 자전축은 23.5도나 차이가 나서 서로 일치하지않고 기울기 때문에 태양입사의 각도가 달라지게 되고 계절의 변화를 일으키게 되는 것이다. 또 달의 궤도면과 지구의 공전궤도은 5도의 차이가 있다. 그 현상으로 삭망마다 일식과 월식이 반복되지 않는거라고 한다.

관성좌표계에서 지구는 세차운동을 하는데 지구의 자전축이 긴 시간을 주기로 원뿔모양을 그리면서 회전하는 것을 말하며 그 주기는 25,800년이라고 알려져 있다. 세차운동은 태양의 중력이 차등적으로 가해져서 생기는 현상인데 달에 의해서도 자전축이 흔들리며 그 주기는 18.6년이고 장동이라고 말한다.

지구의 자전은 약간의 불안정함을 보이는데 그 현상을 극운동이라고 하며 극운동은 연주기성분과 챈들러 운동이라고 하는 14개월 성분으로 이루어져 있는데 준주기적으로 운동한다. 극운동과 함께 지구의 자전 속도도 일정하지 않아서 하루의 길이 역시 달라지게 된다. 가끔 윤초가 삽입되는 것은 이러한 영향 때문이다.

또 달과 지구의 자전 속도는 느려지고 있는데 인력과 바다의 밀물과 썰물의 상호관계 때문에 매년 0.000017초 정도가 느려지고 달과의 거리는 매년 4cm씩 멀어지고 있다고 한다.

지구의 대부분은 수성, 금성, 화성, 달과 마찬가지로 암석과 금속으로 이루어져 있으며 지구를 포함한 이들 다섯 천체 중에서 지구는 가장 무거우며 또한 크다. 지구는 밀도도 가장 높고 표면 중력, 자기장, 자전 각속도가 가장 큰 행성이다.

지구의 내부구조는 대체로 층상 구조를 이루고 있는데 지구의 최외각부분은 주로 유체로 되어 있다. 구성 물질에 따라서 대기권, 수권으로 구분하며 생물권은 양이 매우 작고 대부분의 경우 지구의 물리적 층으로는 인정하지 않고 있다.

지구의 층상구조를 전통적 방법으로 구분해보면 가장 바깥부분부터 지각, 맨틀, 핵순이고 화학적 구성 성분의 변화를 기준으로 구분한 것이다. 층인 지걱은 가장 바깥부분을 이루고 있는데 그 두께가 지구 반지름에 비하여 매우 얇고 지역에 따라 구조 및 성분의 변화가 심한 특징이 있다. 거기서 지각은 다시 밀도에 따라 크게 두 종류로 나뉘는데 그 두가지가 대륙지각과 해양지각이다. 대륙지각은 주로 가벼운 원소와 결합한 규산염 화합물이 주성분인 광물로 이루어져 있어서 알루미늄, 나트륨, 칼륨과 같이 상대적으로 면, 해양지각은 철, 마그네슘 같이 무거운 원소를 양이온으로 가지는 규산염 광물 화합물이 주성분이다. 지각에서의 밀도 차이가 대륙지각이 상부에 있고 해양지각이 하부에 있는 구조를 나타내지는 않는다. 지각 평형설에 따르면 대륙지각은 낮은 밀도를 보상하기 위해서 두꺼워야하고 해양지각은 얇아야 한다. 그 이유로 대륙지각의 두께는 30에서 70km에 달하지만 해양지각의 두께는 10km도 채 되지 않는다.

지각의 맨 아래 부분은 모호로비치치 불연속면(짧게 모호면)이라고 하고 이 면을 경계로 하여 지진파의 속도가 굉장히 빨라진다. 지진파의 속도는 물성과 관계가 깊어서 모호면 상하로 구성 물질의 변화가 있을 것으로 생각하고 그 아래 부분을 맨틀이라고 한다. 맨틀은 모호면 바로 아래에서부터 시작하여 깊이 2900 km 에 이르는 구역을 가리키는데. 맨틀의 주요 구성 성분인 규산염 광물 역시 깊이에 따라서 매우 큰 변화를 보인다. 현재 최상부에서 맨틀을 이루는 감람석의 밀도는 약 3.3g/cm3인 반면, 가장 하부의 맨틀은 그 밀도가 약 5.5g/cm3에 달할 것으로 추측하고 있다. 맨틀의 최상부는 주로 감람석으로 구성되어 있고 깊이 420km까지를 차지한다. 그 이하의 깊이에서 감람석은 높은 압력으로 인하여 스피넬 구조로 상변이를 일으키고 깊이가 660km에 이르면 높은 압력으로 인해 감람석은 페롭스카이트로 상전이를 일으키게 돼 마그네슘 산화물과 공존한다. 이 깊이 이하를 하부맨틀이라고 하여 상부맨틀과 구분한다. 맨틀은 단단한 암석으로 이루어져 있는데 유체처럼 행동하여 대류를 일으키기도 한다. 최근의 연구 견해 중에는 핵과 맨틀의 경계에 가까운 맨틀에서는 매우 높은 압력으로 인해 페롭스카이트가 또 다시 상전이를 일으켜 이방성 광물로 변화하며, 이 상전이는 온도에 상당히 민감한 변화이기 때문에 지역마다 존재 여부가 달라진다고 한다.

핵은 맨틀이나 지각의 맨틀과는 다르게 금속으로 되어 있다. 핵은 지구 형성 초기에 밀도에 따른 중력 분화 과정에서 무거운 원소가 중력 포텐셜이 낮은 중심으로 모이면서 생겼다. 그렇게 갑작스런 물질 조성의 변화 때문에 핵과 맨틀의 경계는 뚜렷한 구분을 보이게 되는데 그 구분점을 구텐베르크면이라고 한다. 핵은 깊이 5100km를 경계로 또 다시 두 층으로 나뉘는데 그것을 외핵과 내핵이라고 부른다.

외핵은 액체 상태로 되어 있을 거라고 추측하는데 그 이유는 S파가 전달되지 못하는 것에서 추측 되어지며 내핵은 고체 상태로 여겨진다. 내핵과 외핵의 경계면은 레만면이라고 하는데 외핵은 액체 상태로 지구의 공전과 열역학의 영향을 받으며 대류하고 있다고 추측하고 있으며 외핵의 전도성의 유체의 운동에 의해 지구의 강력한 자기장이 유지되고 있다고 생각되고 있다.

지구물리적인 관점에서 지구의 내부를 물성에 따라서 분류하는데 아래와 같이 층상 구조로 구분된다.

0 - 약 60 km 암석권
약 60 km - 약 200 km 연약권
약 200 km - 2890 km 중간권 (맨틀)
2890 km - 5100 km 외핵 (온도는 섭씨 3000~5500도)
5100 km - 6378 km 내핵 (온도는 섭씨 5500도 이상)

요즘 많이 생겨난 지구 온난화는 지구의 평균 기온이 상승하는 현상을 말하는데 산업화 이후, 인류의 과도한 화석 연료 사용으로 인해 추가적으로 발생한 온실 기체가 원인이라는 이야기가 가장 타당하다고 여겨진다. 지구온난화의 예는 1880년대의 -19mm였던 해수면이 1930년 제1회 월드컵 때는 3mm로, 지금은 37mm로 높아져서 사라진 섬들이 많아 이런 온난화를 막기 위해 최근 많은 노력을 하고 있다. 요즘 개발되고 있는 도심 속의 숲, 전기자동차, 한국에서 개발한 승용차 요일제 등이 있다. 지구 온난화를 막기위해 생긴 대책 방안이라고 볼 수 있다.