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.