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| ‘기온과 음속의관계’ | ||||||||||||||||||
| 박규만(서산기상대) | ||||||||||||||||||
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대기중을 전파하는 음속은 기온이 15℃일 때 340m/s이지만 기온이 높아지거나 습도가 높아지면 음속은 빨라진다. 대기중에는 일반적으로 상층으로 올라갈수록 기온이 내려가기 때문에 음속도 늦어진다. 지상의 어떤 한 지점에서 발생된 음은 곧 상공으로 휘면서 전달되기 때문에 지상에서는 먼곳 까지 전파하지 않으나 상공에서는 매우 먼 곳까지 전달된다. 세계 제1차 대전이 끝난후 약 5ton의 남은 화약을 사용하여 1925년 12월 18일 독일의 휘혜르트는 큰 폭발음이 어떻게 전해지는지를 조사했다. 그결과 기상조건에 따라 큰 변화를 하지만 일반적으로는 발음원으로부터 50-100㎞인 곳에서는 소리가 들리지 않고, 150㎞이상이 되면 다시 들리는 것을 분명히 확인했다. 음원에 가까이 소리가 들리는 범위를 내청역, 100㎞이상의 먼곳에서 소리가 들리는 범위를 의청역이라 한다. 이에 대해서는 여러 가지 설이 발표되어 있으나, 주원인은 상공 50㎞정도인 곳에 기온이 높은 오존층이 있어서 그곳에서 소리가 반사하기 때문이라는 것이다. 소리가 전해지는 매초 331.5m인데 기온이 1℃오를때마다 매초0.61m씩 빨라진다. 그래서 대류권에서는 상공으로 갈수록 기온이 낮아지므로, 상공일수록 소리가 전해지는 속도가 늦다. 때문에 어는 지점에서 발산한 음파는 점점 상공으로 휘어져가고, 따라서 지상에서 조금 멀어지면 소리는 들을 수 없게 된다. 그런데 상공에는 온도가 높은 오존층이 있으므로 비스듬히 부딪힌 음파는 그곳에서 전반사를 하여 지상으로 되돌아오며 이것이 의청역에서 들리는 소리라고 하는 것이다. 이것은 오존층의 고도를 50㎞로 하고 이론적으로 계산해 보면 수치적으로도 일치한다. 화산분화기 기압파는 매우 먼곳까지 전해지는 것이다. ‘80년 5월 18일 08시32분 미국 서부의 세인트헬렌즈(St.Helens)화산이 대규모의 분화를 해서6.945㎞ 이상 떨어진 극동아시에서도 그 기압파가 관측되었다. 파가 도달한 것은 19일 06시 47분이고 관측된 기압파의 최대 진폭은 0.1hPa 이상 되었다. 여기에 나타낸 시간은 현지 시각이므로 이것을 검토해 보면 약 6시간 15분 걸려 파가 도달한 것이며 파속을 계산해보면 대략 309mrk 된다. 이것은 -33℃경우의 음속에 가깝다. 대기의 두께는 수십㎞ 이므로, 이처럼 먼 곳의 소리라면 오히려 중력파에 가까워진다. 일반적으로 소리로서 들리는 주파수의 높은 기압파는 급속히 약해짐으로 소리로서는 들리지 않으나, 이처럼 기압파가 전해지는 속도는 음속에 가까운 것이다. 겨울 아침과 같이 보통은 들리지 않는 매우 먼 버스 소리 등이 들리는 수가 있다. 이것은 야간 복사로 지면 부근의 대기층이 현저히 냉각 되어 상공보다 기온이 낮아져, 기온의 역전이 생기고 그곳에서 소리가 반사되어 지상으로 되돌아오기 때문이며 규모는 작지만 화산의 소리와 같은 것이다. 다음표는 기온과 음속관계를 나타낸 표이다. 기상청 http://www.kma.go.kr 기상정보는 131 |
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