대기권

고도-온도 데이터는 국제표준대기연구소(ISA, 2018) 자료를 참고했습니다.
해당 데이터 이외의 값은 스플라인 보간을 이용하여 구했습니다.

고도에 따른 기압 P는 다음의 공식으로 구했습니다.

\[ P(hPa) = 1013 \cdot e^{-\frac{gMh}{RT}} \]

g = 9.80665(m/s²) 중력가속도
M = 0.028(kg/mol) 공기의 몰당 질량
h = 고도(km)
R = 8.31432(N·m/mol·K) 이상기체 상수
T = 공기의 온도(K)

대기

지구를 둘러싸고 있는 여러 가지 기체를 대기라고 합니다. 대기는 지구 표면에서 약 1,000 km 높이까지 분포하는데, 이러한 대기가 차지하고 있는 공간을 기권이라고 합니다. 기권에서는 공기가 대부분 지표 근처에 분포하고 있으며 위로 올라갈수록 희박해집니다.

대류권(적도지방에서 16~18 km, 중위도 지방에서 10~12 km, 극지방에서 6~8 km 높이)

대류권에서는 지표에서 방출되는 에너지가 위로 올라갈수록 적게 도달하므로 위로 올라갈수록 기온이 낮아집니다. 대류권에는 전체 공기의 약 80%가 분포하고 있으며, 구름, 비, 눈 등의 기상 현상이 나타납니다. 대류권에서 기상 현상이 나타나는 까닭은 공기 중에 수증기가 포함되어 있고, 대류가 활발하게 일어나기 때문입니다.

성층권(대류권계면 ~ 약 50 km)

성층권에는 높이 약 20~30km의 구간에 오존층이 존재하는데, 오존층은 태양에서 오는 자외선을 대부분 흡수하여 지구 상의 생물을 보호합니다. 성층권에서는 위로 올라갈수록 기온이 높아집니다. 그 까닭은 성층권에 분포하는 오존이 자외선을 흡수하여 가열되기 때문입니다. 성층권에서는 대기가 안정하여 대류가 일어나지 않습니다.

중간권(성층권계면 ~ 약 85 km)

성층권 계면에서 약 85km 높이까지의 구간을 중간권이라고 합니다. 중간권에서는 위로 올라갈수록 기온이 낮아지며, 중간권 계면에서 기권의 기온이 가장 낮게 나타납니다. 중간권에서는 대류가 일어나지만, 공기가 희박하고 수증기가 거의 없어서 기상 현상은 나타나지 않습니다. 또 중간권 상부에서는 유성이 나타나기도 합니다.

열권(중간권계면 이상)

열권에서는 태양에서 오는 에너지가 흡수되어 위로 올라갈수록 기온이 높아집니다. 열권은 공기가 매우 희박하여 낮과 밤의 기온 차가 매우 크고, 고위도 지방에서는 오로라가 나타나기도 합니다. 또 인공위성의 궤도는 대부분 열권에 분포합니다.