(3) Coriolis Force

Coriolis Force

 

일반적인 대기 순환 이론에 따르면 온도의 차이로 인해 적도 지역에서는 저기압이, 그리고 극지방에서는 고기압이 존재한다. 저기압은 극지방의 고압 공기가 지구의 표면을 따라 적도 쪽으로 흐르게 만든다. 이러한 공기 순환 패턴은 이론적으로 정확하다. 허나 공기 순환은 몇 가지 힘에 의해 변화하는데 그 중 가장 중요한 것은 지구의 자전이다.

 

지구의 자전에 의해 생성된 힘은 코리올리 힘으로 알려져 있다. 인간은 걷는 도중 이러한 힘을 인지할 수 없다. 왜냐하면 인간은 지구의 크기와 자전 속도에 비해 상대적으로 천천히 움직이며 짧은 거리를 이동하기 때문이다. 그러나 코리올리 힘은 광범위한 거리의 움직임(예를 들어 기단)에 상당한 영향을 미친다.

 

코리올리 힘은 북반구에서 공기를 오른쪽으로 꺾어 곡선 경로를 따르게 만든다. 편향되는 양은 위도에 따라 다르다. 이는 극에서 가장 크고 적도에서는 0으로 감소한다. 코리올리 힘의 크기는 또한 움직이는 물체의 속도에 따라서도 달라진다. 속도가 높아지면 편차도 커진다. 움직이는 공기는 지구의 자전으로 인해 오른쪽으로 편향된다(단, 북반구일 경우). 이는 일반적인 공기의 순환패턴을 변화시킨다.

 

코리올리 힘은 각 반구에서 일반적인 공기 흐름을 세 개의 개별 셀(cell)로 분할시킨다. [그림 12-5] 북반구에서는 적도의 따뜻한 공기가 지표면으로부터 위로 올라와 북쪽으로 이동하는데, 이는 지구의 자전으로 인해 동쪽으로 편향된다. 적도에서 북극까지 1/3의 거리를 이동하였을 때 이는 더 이상 북쪽으로 이동하지 않고 동쪽으로 이동한다. 이 공기는 약 위도 30도에서 식고 가라앉는다. 공기가 지면으로 가라앉음에 따라 고압 영역이 형성된다. 그러고 나서 이는 적도를 향해 다시 표면을 따라 남쪽으로 흐른다. 코리올리 힘은 흐름을 오른쪽으로 휘게 하여 북동 무역풍을 만들어낸다. 이는 위도 30도와 적도 사이에서 만연하다. 유사한 힘이 위도 30도와 60도 사이를, 그리고 60도와 극 사이를 둘러싼 순환 셀을 만든다. 이러한 순환패턴은 미국에서 우세한 상층 편서풍을 초래한다.

순환 패턴은 계절의 변화, 지표면과 해양의 차이, 그리고 그 외의 요인들(예를 들어 지구 표면의 지형에 의해 발생하는 마찰력. 이는 대기의 공기 움직임을 변화시킴)에 의해 더 복잡하다. 예를 들어 지면으로부터 2,000ft 이내에서는 지면과 대기 사이의 마찰로 인해 움직이는 공기가 느려진다. 마찰력으로 인하여 바람의 방향이 바뀌게 된다. 따라서 지표면의 풍향은 지구로부터 불과 몇 천 피트 위의 풍향과는 다소 다르다.