지구의 형성과 역장_지각 평형성

5. 지각 평형설

(1) 지각 평형설

밀도가 작은 나무토막이 밀도가 큰 물 위에 떠서 평형을 이루는 것과 같이, 밀도가 작은 지각이 밀도가 큰 맨틀 위에 떠서 평형을 이룬다는 이론이다.

 

① 프래트의 지각 평형설 : 밀도가 서로 다른 지각이 맨틀 위에 떠 있으며, 밀도가 작은 지각 일수록 지각의 해발 고도가 높으나, 밀도에 관계없이 해수면을 기준으로 한 모호면의 깊이는 같다.

 

② 에어리의 지각 평형설 : 밀도가 서로 같은 지각이 맨틀 위에 떠 있으며, 지각의 해발 고도가 높을수록 해수면을 기준으로 한 모호면의 깊이가 깊다.

 

(2) 두 지각 평형설의 비교

대륙 지각이 해양 지각보다 밀도가 작다는 점에서는 프래트의 지각 평형설이 타당하지만, 해수면을 기준으로 한 모호면의 깊이가 대륙 지각이 해양 지각보다 깊다는 점에서는 에어리의 지각 평형설이 타당하다.

 

※ 지각 평형설

밀도가 작은 지각이 밀도가 큰 맨틀 위에 떠서 평형을 이룬다는 이론

 

 

6. 지구의 중력장

(1) 중력장

① 중력과 중력장 : 지구 상의 물체에 작용하는 만유인력과 지구 자전에 의한 원심력의 합력을 중력이라 하고, 중력이 작용하는 지구 주위의 공간을 중력장이라고 한다.

• 만유인력 : 지구 중심을 향하며, 지구 중심과 물체 사이의 거리 제곱에 반비례한다.
• 원심력 : 지구 자전 때문에 생긴 힘으로 자전축에 수직이고, 지구의 바깥쪽으로 작용하며, 크기는 자전축으로부터의 수직 거리에 비례한다.

② 표준 중력 : 지구 타원체 내부의 밀도가 균일하다고 가정할 때 위도에 따라 달라지는 이론적인 중력값이다.

• 표준 중력값은 고위도로 갈수록 증가한다.
• 극지방에서는 지구 자전에 의한 원심력이 0이므로 만유인력 = 중력이다.

구분	크기	방향
만유인력	고위도>저위도 ▶극에서 최대	지구 중심 방향
원심력	고위도<저위도 ▶극에서 0	자전축에 수직인 지구 바깥 방향
표준 중력	고위도>저위도 ▶그겡서 최대	연직 방향

 

(2) 중력(중력 가속도)의 측정

단진자를 이용하여 절대 중력을 측정하고, 중력계를 이용하여 상대 중력을 측정한다.

 

① 중력계를 이용 : 추가 달린 용수철이 중력의 크기에 따라 늘어나는 길이가 달라지는 원리를 이용하여 중력 가속도 크기의 상대적 차이를 구할 수 있다.

 

(3) 중력 이상

중력은 측정 지점의 해발 고도, 지형의 기복, 지하 물질의 밀도 등에 따라 달라지는데, 관측된 실측 중력에서 이론적으로 구한 표준 중력을 뺀 값을 중력 이상이라고 한다. 해발 고도와 지형의 기복 등의 영향을 보정한 중력 이상으로 지하 물질의 밀도와 분포를 알 수 있다.

• 중력 이상 = 실측 중력 - 표준 중력

(4) 중력 탐사

중력 이상을 이용하여 지하 물질의 밀도 분포를 알아내는 탐사 방법이다. 지하에 철광석과 같은 밀도가 큰 물질이 매장되어 있으면 밀도 차이에 의한 중력 이상은 (＋), 석유나 암염 같은 밀도가 작은 물질이 매장되어 있으면 (－)로 나타난다. 또한 대륙과 해양의 중력 이상은 밀도 차이에 의하여 대륙에서 (－)로, 해양에서  (＋)로 나타난다.

 

※ 중력

지구 상의 물체에 작용하는 만유인력과 지구 자전에 의한 원심력의 합력

 

※ 실측 중력

관측 지점에서 실제 측정된 중력

 

※ 관측 지점의 고도, 지형 등의 영향을 보정한 중력 이상

지하 물질의 밀도가 클수록 실측 중력은 커지고, 그에 따라 중력 이상은 커지게 된다.

 

 

7. 지구의 자기장

(1) 지구 자기장의 형성

① 지구 자기장 : 지구의 자기력이 미치는 공간을 지구 자기장이라고 한다.

 

② 다이너모 이론 : 외핵은 액체 상태의 철과 니켈로 이루어져 있으며, 외핵에서는 지구 자전, 핵 내부의 온도 차와 밀도 차등으로 열대류가 일어나면서 자기장이 생성된다. 이 지구 자기장의 영향으로 유도 전류가 발생하고, 이 전류의 작용으로 다시 자기장이 발생하여 지구 자기장이 지속적으로 유지된다.

구분	자기 적도	자북극
복각	0º	+90º
연직 자기력	0	=전자기력
수평 자기력	=전자기력	0

 

(2) 지구 자기 요소

① 편각 : 어느 지점에서 진북 방향과 수평 자기력선이 이루는 각으로, 자침이 진북에 대해 서쪽으로 치우치면 W 또는 (－)로, 동쪽으로 치우치면 E 또는 (＋)로 표시한다.

 

② 복각 : 지구 자기장의 방향이 수평 자기력의 방향에 대하여 기울어진 가긍로, 자침의 N극이 아래로 향하면 (＋), 위로 향하면 (－)로 표시한다. 복각은 자기 적도에서 0º이고, 자북극에서 +90º, 자남극에서 -90º이다.

 

③ 수평 자기력 : 어느 지점에서 지구 자기장의 세기를 전자기력이라 하며, 전자기력의 수평 성분의 세기를 수평 자기력, 연직 성분의 세기를 연직 자기력이라고 한다. 수평 자기력은 자극에서 0이고, 자기 적도에서 최대이다.

 

(3) 지구 자가장의 변화

① 일변화 : 태양의 영향으로 하루를 주기로 일어나는 지구 자기장의 변화로, 일변화의 변화폭은 반보다 낮에, 겨울보다 여름에 더 크다.

 

② 자기 폭풍 : 태양의 흑점 주변에서 플레어가 활발해질 때 방출되는 많은 양의 대전 입자가 지구의 전리층을 교란시켜 수시간에서 수일 동안에 지구 자기장이 불규칙하고 급격하게 변하는 현상이다.

▶ 자기 폭풍이 발새하면 델린저 현상이나 오로라가 자주 나타난다.

 

③ 영년 변화 : 지구 내부의 변화 때문에 지구 자기의 방향과 세기가 긴 기간에 걸쳐 서서히 변하는 현상이다.

 

(4) 자기권과 밴앨런대

① 자기권 : 지구 자기장으 영향이 미치는 기권 박의 영역

 

② 밴앨런대 : 태양에서 오는 대전 입자가 지구 자기장에 붙잡혀 특히 밀집되어 있는 도넛 모양의 방사선대이다. 내대는 주로 양성자, 외대는 주로 전자로 이루어져 있다.

 

※ 편각

어느 지점에서 진북 방향과 수평 자기력선이 이루는 각

 

※ 자기 폭풍

태양 활도잉 활발해질때 발생하며, 오로라나 델린저 현상이 나타날 수 있다.

 

※ 지구 자기장의 영년 변화

지구 내부의 변화에 의해 발생한다.