(작성일: 2023. 5. 25.)
서론
바람은 지구 표면과 관련하여 공기의 흐름을 의미한다. 우리는 실제로 공기의 움직임을 직접 볼 수는 없지만, 그것이 물체에 가하는 힘을 통해 그 움직임을 측정할 수 있다. 나무가 흔들리거나 잎이 날아다닐 때 바람이 불고 있다는 것을 알 수 있다. 바람은 날씨와 항공기에 있어 매우 중요한 역할을 수행하며, 날씨 현상을 생성하고 변화시키며, 새로운 날씨 조건을 만들어낸다. 또한 바람은 비행의 모든 단계에서 항공기에 영향을 미친다.
본론에서는 바람의 기본 개념과 원리, 바람의 형성, 바람의 특징, 바람의 행동, 바람을 움직이는 기본 힘들, 그리고 힘들의 상호작용을 통해 다양한 바람 패턴이 생성된다는 내용을 다룬다.
본론
바람의 기본 개념과 원리
바람은 지구 표면을 따라 움직이는 상대적인 공기의 흐름이다. 공기가 움직이는 것을 직접 볼 수는 없지만, 물체에 가하는 힘으로 움직임을 측정할 수 있다. 바람은 날씨와 항공기에 있어 매우 중요한 요소로, 기상 현상을 만들어 내기도 하고, 날씨를 변화시키기도 하며, 새로운 날씨를 만들어 내기도 한다. 바람의 원인은 기압경도력(Pressure Gradient Force: PGF), 전향력(Coriolis force), 마찰력이 작용하는 힘에 의해 발생한다. 기압경도력은 압력 차이에서 발생하며, 기압의 차이가 생기면 기압경도력은 그 기압의 차이를 같게 맞추기 위하여 바람을 일으킨다. 이 힘은 상층 기상도의 높이 등고선 기울기와 지상 기상도의 등압선 기울기로 구분된다. 기압경도력은 고도 또는 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르며, 등고선 또는 등압선과 직각을 이룬다.
바람의 형성
바람은 압력의 차이로 인해 생성되는 기압경도력에 의해 만들어진다. 특정 지역에서 압력 차이가 발생하면 기압경도력은 바람을 생성해서 압력을 평준화시킨다. 이 힘은 상층 기상도에서의 높이 등고선의 기울기와 지상 기상도에서의 등압선의 기울기에 의해 구별된다.
바람의 특징
바람은 지구 표면을 따라 움직이는 상대적인 공기의 흐름이다. 공기의 움직임은 물체에 가하는 힘으로 측정할 수 있다. 바람은 날씨와 항공기에 매우 중요한 요소로, 기상 현상을 만들고, 날씨를 변화시키며, 새로운 날씨를 만들어 낸다. 바람은 모든 비행 단계에서 항공기에 영향을 미친다. 풍향은 바람이 불어오는 방향을 기준으로 설정하며, 항공에서는 나침반을 기준으로 36방위를 사용한다. 바람에 작용하는 힘은 기압경도력(Pressure Gradient Force: PGF), 전향력(Coriolis force), 마찰력(friction)이다.
바람의 행동
바람은 지구 표면을 기준으로 한 상대적인 공기의 흐름이다. 실제로는 공기가 움직이는 것을 직접 볼 수는 없지만, 나무가 흔들리거나 잎이 날아다니는 것과 같은 물체에 가하는 힘을 통해 그 움직임을 측정할 수 있다. 바람은 날씨와 항공기에 매우 중요한 역할을 하는데, 날씨 현상을 생성하고 변화시키며, 새로운 날씨 조건을 만들어낸다. 또한 바람은 비행의 모든 단계에서 항공기에 영향을 미친다. 바람은 바람이 불어오는 방향을 기준으로 명명된다. 예를 들어, 서풍은 서쪽에서 동쪽으로 불어온다. 항공에서는 바람의 방향을 일반적으로 36개의 방위를 사용하여 나침반으로 측정한다. 예를 들어, 북풍은 360도에서 불어오며, 동풍은 90도에서, 남풍은 180도에서, 서풍은 270도에서 불어온다. 바람에는 기압경도력, 코리올리 힘, 그리고 마찰력이 작용한다. 이러한 힘들은 바람의 방향과 속도에 영향을 미치는데, 이는 지역, 고도 등 여러 요소에 따라 다양한 바람 패턴을 생성한다.
바람을 움직이는 기본 힘들
바람을 움직이는 기본 힘들은 다음과 같다.
- 기압경도력(Pressure Gradient Force: PGF)
- 코리올리 힘(Coriolis force)
- 마찰력(friction)
기압경도력
압력 경도력은 특정 지역에서 압력의 차이로 인해 발생하는 힘이다. 압력 차이가 있는 경우, 기압경도력은 바람을 생성하여 압력을 평준화시킨다. 이 힘은 상층 기상도에서의 높이 등고선의 기울기와 지상 기상도에서의 등압선의 기울기로 구별된다. 기압경도력은 고도나 압력이 높은 지역에서 낮은 지역으로 향하며, 등고선이나 등압선과 직각을 이룬다. 특정 지역에서 압력 차이가 발생하면 기압경도력은 바람을 등고선이나 등압선에 수직으로 흘러가게 한다. 바람의 속도는 기압경도력에 비례하며, 기압경도력은 등고선이나 등압선의 기울기에 비례한다.
코리올리 힘
코리올리 힘은 지구의 회전으로 인해 바람의 방향에 영향을 주는 부차적인 힘이다. 만약 바람이 기압경도력에만 영향을 받는다면, 바람은 고압지역에서 저압지역으로 향하게 될 것이다. 하지만 지구의 회전으로 인해 발생하는 코리올리 힘이 바람의 방향을 변경시킨다. 이 힘은 지구가 구 형태이기 때문에 단순한 회전판보다는 조금 더 복잡한 형태를 가지게 된다. 코리올리 힘은 1835년에 프랑스의 엔지니어 겸 수학자인 가스파르-구스타브 드 코리올리에 의해 고전 역학에서 처음으로 설명되었다.
마찰
마찰은 바람이 지구 표면과 상호작용할 때 발생하는 힘이다. 바람이 지구와 마찰하면서 에너지 손실이 발생하며, 이는 바람의 속도를 감소시킨다. 마찰은 지형의 특성, 표면의 조도, 표면의 거칠기 등에 따라 다양한 영향을 미친다. 일반적으로 지표면은 공기에 비해 더 많은 마찰을 일으키므로 지표면 근처에서는 바람의 속도가 낮아지게 된다.
힘들의 상호작용으로서 다양한 바람 패턴 생성
기압경도력, 코리올리 힘, 마찰력과 같은 다양한 힘들이 상호작용하여 다양한 바람 패턴이 생성된다. 기압경도력은 지역 내 압력 차이로 인해 발생하며 바람을 생성한다. 코리올리 힘과 마찰력도 바람의 방향과 속도에 영향을 준다. 이러한 힘들은 지역, 고도, 지형 등 여러 요소에 따라 다양한 바람 패턴을 형성하게 된다.
결론
이상으로 바람에 대한 기본 개념과 원리, 바람의 형성, 바람의 특징, 바람의 행동, 바람을 움직이는 기본 힘들, 그리고 힘들의 상호작용을 통해 다양한 바람 패턴이 생성된다는 내용을 다루었다. 바람은 지구의 날씨와 항공기에 매우 중요한 영향을 미치는 요소이다. 이러한 이해는 기상 예보 및 비행 운영 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 한다.
참고 문헌
- 국토교통부, 항공종사자표준교재(항공기상), 2022