조선닷컴
topp 로고
칼럼진
신규진의 지구를 소개합니다
광활한 우주의 창백한 푸른 점, 지구는 어떤 곳일까요? 지구는 생물권, 기권, 지권, 수권이 상호 작용하는 동시에 우주 외계와도 역동적으로 작용하는 시스템입니다. 일상에서 발견되는 지구의 다양한 현상들을 교과서의 표준 과학 용어를 사용해 알기 쉽게 설명합니다. 이 글을 통해 지구에 대한 이해와 사랑이 더욱 깊어지길 기대합니다.
태풍과 바람에 대한 지식 2편 태풍은 왜 북상할까?
입력 : 2020.08.14

태풍의 출생지는 뜨거운 바다

 강풍과 폭우를 동반하는 태풍은 표층 수온이 27℃ 이상인 열대 바다에서 발생하는 거대한 대기의 소용돌이다. 태풍의 수평 규모는 천 킬로미터 이상이며, 십 킬로미터 높이까지 치솟은 적란운들을 거느리고 포물선 경로로 이동한다.

태풍의-구조.jpg

 적란운은 장대비를 쏟아 부어 홍수를 일으킬 정도로 엄청난 양의 물을 머금고 있다. 심심찮게 벼락을 치고 간혹 우박을 퍼부어대는 구름이기도 하다. 적란운의 하부는 주로 물방울로 되어 있지만, 0℃ 이하의 중상층은 물방울과 얼음 입자가 혼합되어 있고, 영하 20℃ 이하의 상층부는 얼음 조각들의 집합인 것으로 밝혀져 있다.

 적란운은 수증기를 많이 포함한 공기가 빠르게 상승하면서 만들어진다. 적란운이 운반하는 물은 바다에서 증발한 수증기가 응결한 것이다. 수증기가 물로 응결되는 과정에서 상당한 열이 발생한다. 구름에서 방출된 열은 공기를 가열하여 상승 기류를 지속적으로 일으키는 원동력이 된다.

 적란운의 벽으로 겹겹이 둘러싸인 태풍의 중심에는 눈(Eye)이 발달한다. 태풍 중심부의 기압이 너무 낮기 때문에 공기가 역류하여 하강 기류가 생기기 때문이다. 구름이 하강 기류를 타면 안개처럼 엷어지다가 수증기로 증발해 버리는 것이 보통이다. 그래서 눈 벽의 바깥쪽은 강풍과 폭우가 휘몰아치는 상황이지만, 태풍의 눈 내부는 구름이 소멸하고 바람도 잔잔한 편이다. 눈의 크기는 지름 30~65 킬로미터로 대도시 두 개가 들어가는 정도이다. 위력이 강한 태풍일수록 눈의 크기가 크고 선명한 형태를 띤다.

 아래 첫 번째 사진은 우주정거장에서 촬영한 태풍 마이삭(MAYSAK, 2015)의 모습이고, 두 번째 사진은 미항공정찰대 소속 기상학자가 허리케인 도리안(Dorian, 2019)의 내부를 비행하며 찍은 것이다. 적란운의 벽 위로 푸른 하늘이 보이고 태양이 빛나고 있다.

maysak_iss_2015092_lrg.jpg
우주 정거장에서 촬영한 태풍 마이삭(MAYSAK, 2015)의 눈 ⓒ NASA
허리케인 도리안의 눈 insider com.jpg
허리케인 도리안(Dorian, 2019)의 눈 내부. 미공군 기상정찰대 개럿 블랙(Garrett Black) 정찰 촬영. ⓒinside.com

 태풍은 기압이 매우 낮기 때문에 외부에서 중심 방향을 향해 빠른 속도로 바람이 불게 된다. 그렇지만 이 바람은 전향력 때문에 중심을 향해 곧장 직진하지 못하고 빙글빙글 회전하는 형태로 분다. 이 경우 태풍은 장시간 낮은 기압을 유지한 채 세력을 키워나갈 수 있다.

회전하는 바람이 부는 이유는?
 
 장사정포의 포격 거리는 수십 킬로미터에 이른다. 그런데 수십 킬로미터 밖의 목표점을 정조준하고 포탄을 발사하면 명중할 수 있을까? 정답은 ‘아니오.’이다. 포탄이 수십 킬로미터를 이동하는 동안 목표점이 지구 자전에 의해 회전 이동하기 때문에 포탄은 엉뚱한 지점에 떨어진다. 그래서 유능한 포병 장교는 포탄의 명중률을 높이기 위해 탄도학을 공부하고 포사격 훈련을 반복한다.

포탄-발사.jpg

 지구는 구형이기 때문에 지표의 자전 선속도가 위도별로 각각 다르다. 북극이나 남극은 자전축의 꼭짓점이므로 자전에 의한 지표 이동이 없다. 따라서 북극, 남극의 선속도는 0이다. 반면 위도 65° 지역은 시속 705 킬로미터의 엄청난 속도로 지표가 이동 중이며, 위도 60° 지역은 시속 834 킬로미터의 속도로 더욱 빨리 움직이고 있다.

 더구나 지표는 원형을 그리며 회전하고 있기 때문에 이동 방향도 매순간 변한다. 때문에 발사된 포탄이 직선으로 날아가더라도 지표에 대해서는 곡선의 경로로 이동하는 결과가 나타난다. 빙글빙글 돌아가는 턴테이블 위에 펜으로 직선을 그으면 곡선이 그려지는 것과 같은 현상이다.

위도-65도-60도-지표-회전.jpg

 바람의 이동 경로 또한 포탄의 경우와 다르지 않기 때문에 고기압에서 저기압을 향해 바람이 불어갈 때 곡선의 형태로 나타난다. 

 북반구에서는 바람이 오른쪽 방향으로 휘어진다.(※남반구에서는 바람이 불 때 왼쪽으로 휘어진다. 북반구와 남반구는 뒤집어진 대칭이기 때문이다.) 따라서 동심원 모양의 저기압 태풍 주위에서는 중심을 향해 반시계 방향으로 바람이 불어 들어간다.

저기압-풍계.jpg

태풍은 왜 북상할까?
 
 운동하는 물체가 한쪽 방향으로 휘어지며 이동하는 현상은 프랑스의 과학자 코리올리(Gaspard-Gustave Coriolis, 1792~1843)가 회전좌표계에서의 관성 효과를 연구하여 세상에 널리 알려졌기 때문에 ‘코리올리 효과(Coriolis effect)’라고 불린다. 코리올리 효과를 수학적인 가상의 힘으로 표현할 때는 ‘전향력(轉向力:방향을 돌리는 힘)’이라고 한다. 전향력은 운동 속도에 비례하고 위도가 높아질수록 증가하는 힘으로, 북반구에서는 운동하는 물체의 오른쪽 직각 방향으로 작용한다.(남반구에서는 왼쪽 직각 방향) 

 바람처럼 거대한 운동에는 전향력이 운명처럼 작용한다. 풍속이 열 배 증가하면 전향력도 열 배 증가하고, 풍속이 십분의 일로 감소하면 전향력도 십분의 일로 작아진다. 또한 지면의 마찰력이 작용하지 않는 상공에서는 전향력이 바람을 90° 방향으로 휘어지게 할 수 있다.

태풍-전향력-작용-무역풍대.jpg

 

 태풍은 위도 5°~25°의 열대 해상에서 성장하여 이동한다.

 위도 30°보다 저위도인 지역은 지구 대기의 거대 순환 시스템에 의해 흔히 무역풍이라고 불리는 동풍이 우세한 지역이다. 때문에 이 지역에서 발생한 태풍은 무역풍(동풍)에 의해 서쪽으로 밀리게 된다. 그런데 태풍은 반시계 방향으로 회전하고 있기 때문에 진행 방향의 오른쪽은 무역풍과 풍향이 일치하여 태풍의 풍속이 더 빨라진다. 풍속이 빠르면 이에 비례하여 전향력의 크기도 증가하므로, 전향력이 서쪽으로 진행하고 있는 태풍의 진로를 북쪽(오른쪽) 방향으로 끌어당기는 역할을 한다. 따라서 무역풍대에서 태풍은 흔히 서북쪽 경로로 이동한다.
 
  태풍이 북위 30° 근방까지 북상하면 지구 대기의 풍계 시스템이 편서풍으로 바뀐다. 위도 30°~60° 지역은 서풍이 지배하는 구역이기 때문에 이 지역에서 태풍의 진로는 동쪽을 향하게 된다. 그렇지만 동쪽에는 북태평양 고기압 세력이 태평양을 장악하고 있기 때문에 그 언저리를 타고 북동진하는 경우가 일반적이다.

위험반원-안전반원.jpg

 기상청 통계에 따르면, 태풍은 1년 평균 23개가 발생했고(10년 평균), 그 중 2.5개가 우리나라에 영향을 주었다. 발생 개수에 비해 우리나라를 관통하는 태풍의 수가 적은 것은 지형적인 유리함 때문으로 볼 수 있다. 태풍이 포물선 경로로 우리나라를 통과하려면 중국 대륙을 거쳐야 하는데 이 과정에서 열대성 저기압으로 약해지는 경우가 많기 때문이다. 제주 남방까지 접근한 태풍의 경우는 대개 일본 열도 방향을 향한다. 

신규진 ≪최고들의 이상한 과학책≫, ≪너무 재밌어서 잠 못 드는 지구의 과학≫, ≪지구를 소개합니다≫ 저자
  • 페이스북
  • 트위터
  • 카카오톡보내기
  • 목록 
  • 프린트
나도 한마디
이름      비밀번호  
스팸방지 [필수입력] 그림의 영문, 숫자를 입력하세요.

magazine 인기기사

topp 인기기사

daily 인기기사

더 볼만한 기사

10개더보기
상호 : ㈜조선뉴스프레스 / 등록번호 : 서울, 자00349 / 등록일자 : 2011년 7월 25일 / 제호 : 톱클래스 뉴스서비스 / 발행인 : ㈜조선뉴스프레스 이동한
편집인 : 이동한 / 발행소 : 서울시 마포구 상암산로 34, 13층(상암동, 디지털큐브빌딩) Tel : 02)724-6875(독자팀) / 발행일자 : 2017년 3월 29일
청소년보호책임자 : 김민희 / 통신판매신고번호 : 2015-서울마포-0073호 / 사업자등록번호 : 104-81-59006
Copyright ⓒ topclass.chosun.com All Rights Reserved.

조선뉴스프레스 | 광고안내 | 기사제보 | 독자센터 | 개인정보 취급방침 | 인터넷신문윤리강령 | 청소년보호정책 | 독자권익위원회

맨 위로

내가 본 뉴스 닫기