지구의 대기권은 기체층으로 지표에서 고도 약 1000 km까지 존재하나요?
기상
지구의 대기는 1000km 이상까지 존재하고 있어 어디까지를 대기로 보는가에 따라 기상의 범위가 달라지게 되지만, 일반적으로 구름, 강수 등의 대부분의 기상 현상은 대기의 가장 하층인 대류권에서 일어난다.
진공
그러나 칼만 라인의 몇 백 킬로미터 위의 공간이 정의상으로 우주 공간이기는 해도 그 공간의 대기압은 위성들에 무시할 수 없을 정도의 저항력의 영향을 주기에는 충분하다. 대부분의 인공위성들은 이 저궤도라고 불리는 공간에서 작동하고 있으며 그 궤도를 유지하기 위해 매일 조금씩의 연료를 소모한다. 여기서의 저항력은 요즘 제안된 행성 간 여행을 위한 솔라 세일에 가해지는 복사압 이용에 의해 극복될 수 있을 정도로는 작다. 행성들은 그들의 대기들은 태양풍에 의해 침식되었을지도 몰라도 질량은 너무 커서 그들의 궤적에 큰 영향을 미친다.
모든 관측 가능한 우주는 많은 수의 광자들, 우주 배경 복사, 많은 중성미자들로 차 있다. 이 복사의 최근 온도는 3 K 정도이다.
고산병
먼저. 고산지대는 해발 2000m 이상의 지대를 말한다. 이곳은 지구 중력 저하로, 대기 중에 공기의 양이 적다. 따라서 산소의 농도도 적어진다.
지구 대기권
대기의 순환은 대류권에서 일어나는 거대한규모의 공기들의 움직임이고, 이는 열을 지구 전역에 배분하기 위한 수단이다. 이러한 대기의 대규모 구조의 순환은 매년마다 다르지만, 기본적인 구조는 지구의 자전주기와 적도와 극지방 사이의 태양복사의 차이에 의해서 결정되기 때문에 거의 일정하다.
천왕성
위에 설명한 가설 모형 외에도 다른 내부구조 가설들이 있으나 이들의 주장 또한 그리 천왕성의 물리적 수치에 모순되지 않는다. 예를 들어 만약 상당량의 수소와 암석 물질이 얼음 맨틀에 섞여 있을 경우 맨틀 내 얼음 질량은 표준 모형이 주장하는 바에 비해 줄어들 것이며 얼음이 줄어든 만큼 기체 및 암석 물질의 질량이 많다고 해석이 가능하다. 현재 천왕성의 물리적 측정치만으로는 어떤 모형이 정확한지를 판별할 수 없다. 천왕성 내부가 유체 형태라는 사실로부터 딱딱한 표면이 없을 것임을 추측할 수 있다. 기체로 이루어진 대기 밑으로 점차 하강할수록 구성 물질들은 액체에 가까워질 것이다. 편의상 대기압이 1바(100킬로파스칼)인 지점을 회전 타원체의 ‘표면’이라고 정의하고 있다. 이 정의에 따르면 천왕성의 적도 반지름과 극반지름은 각각 25,559 ± 4 km, 24,973 ± 20 km가 된다. 본 문서의 고도 관련 내용은 위 정의에 따라 계산한 것이다.
네이처 피직스’ 최근호에 실린 미국 로렌스 리버모어 국립 연구소의 존 에거트 박사의 논문에 따르면 해왕성과 천왕성의 바다는 다이아몬드 바다일 가능성이 있다. 그 액체 다이아몬드 바다 위에는 다이아몬드 덩어리들이 떠다닐 것이라고 한다.
온실 기체
2007년까지 지구 대기의 이산화탄소 농도는 약 384ppm이었다. 이것은 1832년 아이스코어 조사를 통해 알게 된 이산화탄소의 농도 284ppm와 비교해 보면 100ppm이 증가한 것을 알 수 있다. 대기 중에 이산화탄소가 차지하는 전반적인 농도의 비율이 아주 작음에도 불구하고, 이산화탄소는 지구 대기의 중요한 성분이다. 태양으로부터 지구로 전달되는 복사에너지는 넓은 범위의 파장을 지니고 있는데 이 파장중 이산화탄소가 대기 중에서 2.5~3.0, 4~5, 13~17 범위의 파장을 흡수하기 때문이다. 이산화탄소는 석유, 천연가스, 석탄 등의 화석연료를 공장이나 주거지에서 태울 때 발생하여 대기 중에 첨가되며, 자동차가 가솔린을 연소할 때나 사람들이 쓰레기를 소각할 때에도 발생한다.
대기압
대기압(大氣壓)은 공기의 무게 때문에 생기는 지구 대기의 압력이다.
이탈리아의 과학자 토리첼리(Evangelista Torricelli ; 1608~1647)는 실험에서 수은조에 약 1 cm의 단면적을 가진 1.2 m의 유리관을 세웠다. 그리고, 그 높이를 매일 관측하였는데, 관측할 때마다 수은주의 높이가 변화하는 것을 발견하였고, 수은주의 높이가 약 760 mm까지 상승하였을 때의 공기가 누르는 힘(압력)을 1 기압이라고 한다. 이후, 이 실험을 통해서 얻어진 760 mm의 수은 (Hg) 기둥의 높이를 1 기압의 표준으로 삼았다. 참고로, 수은의 비중은 13.6 정도 이므로, 1의 비중을 가진 물과 비교한다면 760 mm 수은의 무게가 주는 압력은 10여 미터 정도의 물기둥의 무게가 주는 압력과 동일하다. 이것은 우리가 일상적으로 받는 1 기압의 압력은 10 m 정도의 물기둥을 어깨에 이고 있는 상태에서 받는 압력과 매우 비슷하다는 뜻이다. (만약 우리가 해수면 기준으로 수중 10 m의 물 속에 들어간다면 대기중의 1 기압과 10 m 물 속의 수중 압력 (1 기압 가량이다)이 합쳐져서 약 2 기압의 압력을 받게 된다)
목성
목성은 고도가 5,000 km 이상에 이르는 태양계에서 가장 큰 행성대기를 가지고 있다. 지표면이 없기 때문에, 대기의 시작점은 주로 대기압이 1 MPa (10 바), 또는 지구의 표면 압력의 열 배에 해당하는 지점으로 간주된다.
중간권
성층권 및 중간권은 중간 대기로 언급되기도 한다. 중간권계면은 지표면으로부터 80 km 정도에 있으며, 중간권과 열권을 구분짓는 경계면이다.
태양 상수
대기권 최상부에서 지구에 직접 닿는 태양 복사 조도는, 지구의 공전에 따른 지구와 태양 간의 거리 변화에 따라 1년에 약 6.9% 정도로 계속해서 변동하며(1월 초에는 약 1.412 kW/m², 7월 초에는 약 1.321 kW/m²), 하루로 계산하면 0.1% 미만으로 변동한다. 따라서, 지구 전체(단면적 127,400,000 km²)에 대한 일률은 1.730×10 W (또는 173,000 테라와트)이고, 변화 범위는 ±3.5%(1년 당 변동 범위인 6.9%의 절반)이다. 태양 상수는 긴 시간 동안에는 상수로 존재하지 않지만(태양 주기 참조), 1년 단위에서는 태양 상수의 변화량이 대기권 최상부에서 측정되는 태양 복사 조도의 변동값보다 적은데, 이는 태양 상수는 1 천문단위라는 고정된 거리에서 측정되지만, 태양 복사 조도는 지구와 태양 사이의 거리, 즉 지구의 이심률에 영향을 받기 때문이다.
분자운
은하 안에 분자운이 성간물질중 1퍼센트 정도를 차지하는 것으로 추정된다. 그러나 그것은 또한 태양계의 궤도에 가스 질량 내부에 성간물질의 조밀한 부분에 대략 반정도 구성하고 있다. 분자운의 대량 고리(태양은 중심으로부터 약 8.5킬로파섹)는 은하의 중심에서 2.5~705킬로파섹(11000~24000광년) 사이에 포함된다. 은하의 대량의 일산화탄소 지도는 이 분자들이 은하의 나선팔을 구성하는데 연관성이 있는 것을 보여준다. 이 분자 가스가 주로 나선 팔의 분자운에서 발생하고 10만년보다 짧은 시간 간격을 분리된다(나선팔 부분을 통과하는데 걸리는시간)는 것을 암시한다.
은하의 행성의 수직으로 분자가스는 독특한 스케일 높이Z에 따듯한 분자(Z에서 130~400파섹)보다 더 얇은 대략 50~75파섹의 은하디스크의 좁은 중간면에 분포하고 이온화된 ISM의 이온화된 가스성분을 데운다. 이온화 가스에 대한 한 예외는 H II영역인데, 이 부분은 어린 큰 별이 낸 분자운안에 생성된 격렬한 전파로 인해 생긴 분자운에 생성된 뜨거운 이온화된 가스의 거품이고 보통 그것들은 대략적으로 분자운같이 수직적인 분포를 가진다.이 분자운의 분포는 결국 더 큰 거리의 평균이 되었다. 하지만 작은 규모의 가스 분포는 구름의 복잡성과 별개의 구름에서 크게 불규칙적이다.
베텔게우스
광구 위로 2~3 천문단위 주위에는 ‘분자 환경’으로 불리는 분자 층(層)이 있다. 연구결과에 따르면 이 층의 온도는 약 1500 ± 500켈빈이며 수증기, 일산화탄소로 이루어져 있다. 수증기는 1960년대 두 차례에 걸친 성층권 망원경 계획 때 감지된 바 있으나 수십 년 동안 무시되었다. 이외에도 분자 층에는 일산화탄소와 산화알루미늄이 발견되는데 이들은 먼지입자들이 생겨나는 것과 관련 있을 것이다.
광구 주위로 항성지름의 수 배(10~40 천문단위) 영역에는 ‘비대칭 가스층’으로 알려진 차가운 지역이 있다. 이 영역에는 산소 및 (탄소와 관련 있는) 질소 물질이 풍부하다. 이렇게 비정상적인 물질 조성을 보이는 이유는 항성 내부에서 CNO 순환 과정을 거친 물질들이 외곽 대기를 더럽히고 있기 때문이다.
1998년 찍은 전파망원경 사진으로 베텔게우스 주변에 매우 복잡한 구조의 대기가 존재함이 증명되었는데 유효온도는 3,450 ± 850켈빈이었다. 이는 항성 표면 온도와 비슷하나, 같은 장소의 항성주위 기체보다는 훨씬 낮은 값이었다. 또한 VLA 망원경의 사진들은 이 낮은 온도의 가스가 바깥쪽으로 뻗어나갈수록 서서히 차가워지는 것을 보여준다. 예상외로 이 가스층이 베텔게우스의 대기 중 가장 큰 부피를 차지함이 밝혀졌다. 제레미 림은 이렇게 말했다. “이 가스층은 적색 초거성의 대기에 대한 우리의 기본적인 지식을 바꾸어 놓는 것입니다. 항성 근처에서 가스가 가열되어 대기가 균일하게 팽창하는 것 대신에, 지금 여러 개의 거대한 대류환이 가스를 항성 표면으로부터 대기로 순환시키고 있는 것으로 보입니다.” 2009년 커벨러는 항성 남서쪽으로 광구 반지름 6배까지 뻗어 있고 탄소·질소가 (아마도) 포함된 ‘밝은 기둥’이 있다고 주장했는데, VLA의 사진은 커벨러가 찾은 기둥과 같은 곳을 찍은 것이다.
공간
특히, 우주공간과 지구의 대기권 사이의 경계는 통상적으로 카르만 선에서 정해진다.
항성대기
항성대기(恒星大氣, stellar atmosphere)는 항성 주위를 둘러싸고 있는 기체층이다.
해왕성
해왕성의 고고도 구름이 아래쪽의 불투명한 구름 마루 에 그림자를 드리우는 것이 관측된 바도 있다. 또한 일정한 위도에 존재하는 고고도 구름띠도 존재한다. 이 원형의 구름띠들은 너비가 약 50–150 km 이며 구름 마루 위 약 50–110 km 상공에 위치하고 있다.
비행기
맨앞이 조종석으로 되어 있고 뒤에는 객실과 화물실로 되어 있다. 비행기를 비행시키는 데 필요한 여러 가지의 계기·유압장치·전기장치·라디오·레이더 등도 대부분 동체 안에 장치되어 있다. 동체부에는 사람이 타기 때문에 고공(高空)에서도 산소가 부족하지 않도록 여압장치(與壓裝置)에 의해 압축된 공기를 보내고 있는 것이 많다(소형기는 제외). 고공에 오르면 기압도 떨어지고 산소가 부족하게 되며, 기온도 내려간다. 따라서 4,000∼5,000m 이상의 고공을 비행하는 비행기는 여압장치에 의하여 바깥의 공기를 압축하여 안으로 집어넣어 압력을 올리기도 하고, 냉난방(冷暖房)도 하고 있다. 압력은 보통 지상 2,400m 상당의 0.75기압 정도로 유지되고 있다
지구 대기권
다시 말해서, 지구 대기의 질량은 다음과 같이 적절히 구별되어 있다.
지구 대기권
각 층은 대부분 온도에 의해서 분할될 것이라고 논의된다. 온도는 해발고도가 낮아짐과 동시에 감소하지만, 이러한 경향은 온도가 안정화된 대류권의 나머지부분을 통해 큰 수직거리인 11km이상에서 변화되기 시작한다. 20km이상의 성층권에서는 오존층에 존재하는 산소와 오존가스들이 태양으로부터 오는 상당한 양의 자외선을 흡수하기 때문에 고도가 올라감에 따라서 온도도 증가한다. 또한 열권이라는 이름이 붙여진 90km이상의 지역에서도 고도가 올라갈수록 온도가 같이 증가하는 구역이 존재한다.
이상기체에서의 음속은 가스의 압력이나 밀도에 의존하지않고 온도에만 의존하기 때문에, 고도에 따른 대기에서의 음속은 온도와 복잡한 관계를 가지고, 고도에 따른 밀도와 압력의 변화는 반영하지 않는다.
지구 대기권
외기권은 지구 대기가 우주 공간과 접하는 최외곽 영역이다. 이 곳에 존재하는 대부분의 가스는 수소와 헬륨이며, 우주공간으로 빠져나가기도 한다. 외기권은 500–1000 km 상공에서 시작하며, 끝나는 지점은 특별한 의미는 없지만 10,000 km 정도까지로 생각하기도 한다.
크게 온도로 구별되는 5개의 층과 함께, 몇몇의 두 번째 층이 다른 특성에 의해서 구별된다.
지구 대기권
중간권은 다시 고도가 올라갈수록 온도가 감소하는 영역이다. 이 영역에서는 대류현상이 일어나 약간의 구름이 형성되기도 하지만 기상현상은 일어나지 않는다. 지상 50 km에서 80 km까지의 높이이며, 야광운이 생기기도 한다.
지구 대기권
만약 해수면으로부터 지구의 전체 대기가 특정한 밀도를 가진다면, 이는 8.5km 지점에서 갑자기 끝날 것이다. 이것은 실제로는 고도에 따라 기하급수적으로 감소하고, 모든 5.6km지점에서는 절반이거나 성분에 의해 7.64km에서 절반이 된다. 그러나, 대기는 각 층마다 온도, 분자 성분, 태양복사, 중력요소에 있어서 일정한 변화량을 가진다.
기압
기압(氣壓, 기호: atm)은 압력의 단위로, 지구 해수면 근처에서 잰 대기압을 기준으로 한다. 1기압은 101325 Pa, 760 mmHg이다.
미기후
미기후(微氣候)는 주변환경과 다른 국소지역의 특별한 기후나 지표면으로부터 지상 수미터 사이(보통 1.5미터)의 기후를 말한다. 미기후에 적용되는 면적은 작은 공원처럼 몇십 제곱미터가 될 수도 있고, 계곡같이 연속된 좁은 지역이 될 수도 있다. 예를 들면 물가 주변은 다른 지역보다 더 시원하고, 도심지역은 건물이나 아스팔트 도로, 난방열 등으로 인해 다른 지역보다 높은 온도를 나타내는 것이다. 열섬 현상은 미기후의 한 종류이다.
대류권계면
대류권에서 온도는 고도가 상승함에 따라 급격히 하강하게 되며, 이러한 이유로해서 대류권이 좀 더 두꺼운 적도 지방의 대류권 계면에서의 온도(-75°C 가량)가 극지방의 대류권 계면에서의 온도(-45°C 가량)보다 낮게 된다.
한랭 고기압
한랭 고기압(寒冷高氣壓)은 방사 냉각이 강하여 지표 부근의 공기의 밀도가 커져서 생기는 고기압이다. 이 고기압은 지표 부근의 냉각이 그다지 높은 곳까지 미치지 않기 때문에 2~3km 상공에서는 주위와 거의 같은 밀도가 되어 있기 때문에 그 이상의 고도에서는 고기압이 아니다. 이 고기압의 전형적인 예가 겨울의 시베리아 고기압으로, 중심 기압이 때로는 1,080hPa에 달한다. 이와 같이 강한 고기압이 생기려면 단지 방사 냉각이 강해야 하는 것만이 아니라 지형도 커다란 영향을 미친다. 예를 들어 시베리아 평원의 남쪽에는 티베트 고원이 있는데, 이 고원은 시베리아 평원에 있던 차가운 공기가 남쪽으로 흘러나오는 것을 차단시키거나 남쪽에서 따뜻한 기류가 들어오는 것을 차단한다. 시베리아 평원에 차가운 공기가 어느 정도 축적되면 이 공기는 남동쪽으로 움직이기 시작한다. 이때 차가운 공기는 수평으로 퍼지며, 지표 부근의 공기는 하층에서부터 점차 따뜻해지기 때문에 기압이 점차 낮아진다. 시베리아 고기압이 동해를 지나갈 때 하층부터 따뜻해지기 때문에 기압이 낮아진다.
대기대순환
대기대순환(大氣大循環)은 전 지구적인 대기 운동으로 세개의 연직 순환(鉛直循環)과 세개의 항상풍으로 되어 있다.대기가 하강하는 위도 30° 부근의 중위도 지방에 중위도 고압대와 극지방에 극 고압대가 있고, 대기가 상승하는 적도 지방에 적도 수렴대와 위도 60° 부근에는 한대 전선대가 있다. 이들 고압대로부터 저압대로 불어가는 세 가지의 항상풍은 각 연직순환에 대응해서 형성된다.
HD 189733
이 행성의 대기 중 수증기의 화학적 특징이 포착되었다. HD 189733b의 섭씨 1천도가 넘는 대기 온도는 생명체가 살 수 있는 환경과는 동떨어져 있지만, 보다 지구와 비슷한 환경을 가지고 있는 어떤 행성에 생명의 필수 요소인 물이 존재할 가능성을 높였다는 점에서 의미 있는 연구 결과였다. 뒤이어 2008년 12월 9일, 미국 항공우주국과 유럽우주국은 HD 189733 b의 대기에 이산화 탄소가 포함되어 있다고 발표했다.
외기권
외기권(外氣圈, )은 지구 대기권의 최외곽을 형성하는 대기층이다. 아래로는 열권을 접하고 있으며, 외기권 바깥은 우주 공간이다. 지표면으로부터 500 - 1000km 정도에서 시작하며, 대략 10,000km 정도까지가 외기권인 것으로 추정된다. 사실상 우주 공간이 시작되는 구간이며, 외기권의 주된 기체는 수소와 헬륨이며, 외기권 바닥층에는 일부 원자 상태의 산소도 존재한다. 외기권을 나타내는 영어인 "exosphere"는 "바깥"을 뜻하는 그리스어인 "exo"로부터 유래했다.
지구음암화
지표면의 일사량은 태양복사를 차단하는 대기 중의 미립자(에어로졸)의 양이나 구름이 차지하는 면적, 대기 성분, 태양 방사선 자체의 양으로 결정된다. 이 중 태양복사는 주기적으로 변화하지만, 그 변동폭이 1%로 양이 작다. 또한, 대기의 성분 중에는 수증기와 이산화탄소 등 특정 파장의 전자파를 흡수하는 성분이 있는데, 이러한 양에 따라서 일사량이 증감할 수 있으나 그 영향은 미미하다. 일사량의 변화에 큰 영향을 주는 것은 에어로졸의 양과 구름의 면적이다. 구름의 면적은 증발량이나 대기의 대류, 지상과 상공의 기온 차이, 응결핵이 될 수 있는 미립자의 양 등에 따라 달라지는데, 기온의 상승은 증발량의 증가를 일으키고, 응결핵이 되는 에어로졸의 증가는 구름의 생성을 용이하게 하여 구름이 차지하는 면적을 증가시킨다. 구름이 차지하는 면적이 넓어지면 지표면의 일사량이 줄어들게 되고, 지표면의 기온을 떨어트리거나 어두워지는 효과가 나타나게 된다.
성층권 비행선
상공 10 km에서 50 km까지인 성층권은 기상현상이 일어나지 않기 때문에 비행체가 바람에 휩쓸려 다닐 염려가 없다. 즉, 엔진이 꺼져도 떠있기만 하면 바람이 없기 때문에 한 곳에 고정되어 있을 수 있다. 비행선은 헬륨으로 채워지며, 태양전지와 연료전지로 비행한다.
해왕성
해왕성의 대기는 고도가 높아짐에 따라 온도가 낮아지는 아래쪽의 대류권과 고도가 높아짐에 따라 온도가 높아지는 성층권, 두 부분으로 다시 나뉜다. 둘 사이의 경계인 권계면에서는 기압이 대략 0.1 바 (10 kPa)인 곳에서 나타난다. 성층권은 기압이 10 ~ 10 마이크로바 (1 ~ 10 Pa) 이하인 곳에서 열권과 나뉜다. 열권은 점차로 외기권으로 넘어간다.
해왕성의 대류권은 고도에 따라 다양한 구성 성분을 나타내는 구름들로 둘러싸여 있는 듯 하다. 상층부의 구름들은 메탄이 응축하기에 적당한 온도를 나타내는 1 바 이하의 압력에서 형성되며, 1 바 ~ 5 바(100 ~ 500 kPa) 정도 압력에서는 암모니아와 황화 수소의 구름이 형성되는 것으로 추측된다. 5 바 이상의 압력에서는 암모니아, 황화 암모늄, 황화 수소, 물로 이루어진 구름이 만들어진다. 더 깊은 곳에 존재하는 수빙질의 구름은 온도가 0 °C에 도달하는 약 50 바(5.0 MPa)의 압력에서 형성되는 것으로 보인다. 한편, 밑바닥에서는 암모니아와 황화 수소의 구름이 발견될 가능성이 존재한다.
외기권
외기권의 위쪽으로의 경계는 고도로부터 이론적으로 정의되고, 태양복사압의 영향은 지구의 중력적 당김에 의해 수소원자의 속도를 초과한다. 지구 코로나로서 우주로부터 관찰할 수 있는 외기권은 지구의 표면으로부터 최소 60,000마일까지 확장되는 것으로 여겨진다. 외기권은 지구의 대기와 행성간 공간 사이의 유동적인 영역이다. 외기권의 위쪽으로의 경계는 때때로 10,000km으로 추정된다.
공기 우물
공기 우물은 공기 중의 수분을 필요로 한다. 세계의 모든 곳은, 심지어 사막에서도, 주변의 대기는 최소한 약간의 물을 함유한다. 베이센스Beysens와 밀리모크Milimouk에 따르면, "대기는 의 깨끗한 물을 함유하고 있으며, 98%의 증기와 2%의 응집된 물(구름)으로 구성된다. 사람이 거주하는 지역의 재활용 가능한 수자원 에 필적하는 수치이다." 공기 중에 증기로서 함유된 물의 양은 일반적으로 상대습도로 보고되고, 이는 온도에 의존한다. 따뜻한 공기는 더 차가운 공기보다 더 많은 수증기를 함유할 수 있다. 공기가 이슬점까지 냉각되면 포화 상태가 되어 수분이 적당한 표면에 응축된다. 예를 들어 대기의 온도가 이고 상대습도가 80%인 경우 이슬점은 이다. 상대습도가 50%이면 이슬점은 로 떨어진다.
지구 온난화
기후 모델은 수치적 모델(mathematical models)로서 지구 대기권, 수권, 빙권(cryosphere), 지권, 생물권 등 이 5가지의 구성 요소로 나뉜다. 이러한 모델들은 유체역학, 열역학, 복사전달 등을 기반으로 한다. 여기에는 공기의 움직임, 온도, 구름, 바다의 온도, 염도, 해류, 바다와 육지의 빙권, 토양과 대기의 식물 열 및 습기 이동, 화학 및 생물 순환, 기타 여러 요소들을 포함한다.
수권
수권은 대기권처럼 항상 움직인다. 하천의 흐름은 보기 쉽지만 호수의 움직임은 눈에 띄기 어렵다. 해양수의 흐름은 곳에 따라서는 육안으로 확인하기 쉽지만 열대 지방과 극지방의 사이나 대륙 간의 대류 등은 확인이 곤란하다. 이것은 열대 지방의 따뜻한 해수가 극지방으로, 극지방의 차가운 해수가 열대 지방으로 이동하는 것으로 이러한 흐름은 해류로 불리는 형태를 취한다. 이 해류는 해양의 표면과 심부(수심 약 4,000m)에 존재한다.
온실 기체
온실 기체(溫室氣體, greenhouse gases, GHGs)는 지구의 지표면에서 우주로 발산하는 적외선 복사열을 흡수 또는 반사하여 지구 표면의 온도를 상승시키는 역할을 하는 특정 기체를 말하는데 두가지 이상의 서로다른 원자가 결합된 모든 기체가 이에 해당한다. 다만 일산화탄소(CO), 염화수소(HCl)등은 두개의 상이한 원자로 결합된 분자이지만 대기에서의 잔류 수명이 매우 짧아 온실효과에 거의 영향을 주지않는 기체이므로 온실가스로 다루지 않는다.
탈출 속도
지구 대기권이 존재하기 때문에 사실 지표면에서 11.2 km/s라는 속도를 얻는 것은 효과적이지도 않고, 매우 어려운 일이다. 현재의 추진 방식으로 달성하기에는 너무 빠른 속도이기도 하며, 이러한 속도에서는 대부분의 물체가 대기와의 마찰로 인해 불타버리게 된다. 따라서 실제적으로 탈출 속도를 달성하기 위해서는 우선 지구 저궤도에 물체를 올려 놓은 뒤, 거기서부터 다시 가속을 하여 10.9 km/s 정도의 탈출 속도에 도달하는 방법을 사용한다. 이 방법을 사용할 때, 해당 궤도에 있는 물체는 이미 8 km/s 의 속도를 지니고 있기 때문에, 실제로 가속은 그리 많이 필요하지 않다.
전리층
전리층(電離層, )은 지구 대기 상공 약 60 킬로미터에서 상공 약 1,000 킬로미터의 구역으로, 열권의 대부분과 중간권 및 외기권의 일부분을 포함한다. 태양 복사선에 의해 대기 분자들이 전리되어있기에 전리층이라고 부른다. 대기전기학적으로 중요한 성질을 가지며, 지구 자기권의 안쪽 경계를 이룬다. 전파가 전파될 때 전리층에 반사되어 지구 멀리까지 전파 통신이 가능하다는 점에서 응용학적으로도 중요한 역할을 타고 있다.
기온 감률
환경 단열 감률(ELR, Environmental Lapse Rate)은 주어진 시간과 장소에서 정지 대기의 고도에 따른 온도의 감소율이다.
평균적으로 국제 민강항공기구 (ICAO)는 해수면에서 11km(36,090ft 또는
6.8mi)까지의 기온 감률이 6.49K/km로 ISA에서 가장 낮은 온도이다. 표준대기에는 습기가 없다. 이상화 된 ISA와는 달리, 실제 대기의 온도가 항상 높이와 함께 일정한 속도로 떨어지는 것은 아니다. 예를 들어 고도에 따라 온도가 상승하는 역전층이 있을 수 있다.
온실 기체
실제 대기에 의해 일어나는 온실 효과는 지구를 항상 일정한 온도로 유지시켜 주는 매우 중요한 현상이다. 만약 대기가 없어 온실 효과가 없다면 지구는 화성처럼 낮에는 햇빛을 받아 수십도 이상 올라가지만, 반대로 태양이 없는 밤에는 모든 열이 방출되어 영하 100℃ 이하로 떨어지게 될 것이다. 즉, 온실효과는 대기가 행성 표면에서 방출되는 복사에너지를 외부로 확산되어 나가지 않게 흡수하여, 그 에너지로 인해서 기온이 상승하는 현상이다. 이와 같이 온실 효과는 기후 시스템에 있어 반드시 필요한 것으로 그 자체가 문제가 되지는 않는다. 하지만 산업혁명 이후 일부 온실 효과를 일으키는 기체들이 과다하게 대기 중에 방출됨으로써 야기되는 이상 고온에 따른 지구 온난화 현상이 문제가 된다.
오존층
대기중의 오존의 10%는 대류권에 포함되어 있는데 그곳에서 우리 기상의 모두가 발생한다. 대류권 오존은 두가지 근원이 있다. 약 19%는 성층권에서 내려온 것인 반면 나머지는 다른 메커니즘으로 더 적은 비율로 발생된것이다.
대기
대기(大氣, Atmosphere)는 천체의 주위를 대체로 일정하게 둘러싸고 있는 기체층을 말한다. 별다른 조건없이 '대기'라고 표현할 때에는 일반적으로 지구 대기권을 가리키는 말로 쓰인다. 생명체가 호흡할 수 있도록 해 주고, 운석이나 기타 위협적인 요소들로부터 생명체를 보호하기 위해서 필수적인 조건이다. 태양계 위성 중에서는 타이탄이 질소 주성분의 대기를 가지고 있다
온실 기체
순수하게 인간에 의하여 만들어진 합성할로겐화탄소류를 제외하고, 대부분의 온실기체는 일반적인 생태계에서 발생한 요소와 인간의 특정한 활동으로 인하여 발생한다. 산업화 이전의 지구대기의 기체농도는 현재와 비교하여 상대적으로 일정했다. 인류 인구의 증가와 기술발전으로 인한 산업시대가 도래하여 주로 화석연료와 광대한 숲을 개간하는 일과 같은 인간의 활동으로 인해 온실가스가 대기 중으로 배출되고 있다. 과학자들이 남극과 북극의 아이스 코어를 조사하여 얻은 자료들이 과거와 현재의 온실가스가 얼마만큼 다른지를 보여준다.
성층권
성층권은 온도 변화 측면에서 대기의 한 층을 이루고 있다. 이는 태양으로부터의 자외선을 흡수함으로써 가열되기 때문이다. 성층권 내부에서, 온도는 고도가 상승함에 따라 올라간다. 성층권의 가장 높은 곳에서 온도는 대략 270 켈빈가량이며, 이는 지표면의 온도와 대략 유사하다. 성층권과 중간권이 만나는 성층권의 가장 높은 영역을 성층권계면이라고 하며, 이 이상으로 올라가면 온도는 다시 감소하기 시작한다. 성층권에서의 이러한 온도특성, 즉 따뜻한 공기가 위에 차가운 공기가 아래에 있는 특성으로 말미암아, 성층권은 열적으로 안정되어 있다. 즉 대류 및 난류가 존재하지 않는 것이다. 성층권에서의 열은 오존층이 태양의 자외선을 흡수함으로써 이루어진다. 성층권의 바닥부, 즉 대류권과의 경계면은 위쪽으로부터의 열 전도와, 아래쪽 대류권으로부터의 열 대류가 열적 평형을 이루는 곳이다. 그러므로 지표면 온도가 더 낮은 극지방에서는 보다 낮은 고도에서 성층권이 시작한다.
자기권계면
대기권에서 압력이 무시되는 경우에, 지구의 부분(태양의 앞에 위치)에서 거리를 견적하는 것이 가능하다. 자기 권계면을 결정하는 조건은 태양풍에서 동적인 피스톤 같은 압력이 지구 자기장에서 자석 압력과 동등하다는 것이다.
대기량
대기량의 정의에 의해, 해수면에서 천정까지의 대기량은 1이고, 천정과 천체 사이의 각도가 커질수록(즉 고도가 낮아질수록) 증가해 지평선 근처에서는 약 38이 된다. 고도 formula_1, 천정거리 formula_2가 있으면
지구 온난화
지구 온난화는 자연 시스템의 많은 부분에서 관찰되었다. 먼저, 지구 표면 부근 온도는 2005년까지 지난 1백 년간 0.74 ± 0.18 ℃ 상승했다. 또한, 급격한 기상 변화의 원인으로 고려되는 등 세계 기상에 큰 영향을 미치는 것으로 추정된다. 이러한 변화들 중 해수면 상승과 눈, 얼음의 대규모 감소 등의 변화는 관측된 온도 변화 문단에서 설명했다. 20세기 중반 이후 지구 평균 온도 증가의 대부분은 높은 확률로 이루어졌고 온실 기체 농도는 인위적 변화에 귀인되었다.
자연
성층권은 대류권과 반대로 지상에서 올라갈수록 온도가 상승한다. 성층권의 가열 원인은 오존으로, 오존이 태양으로부터의 자외선을 흡수함에따라 가열되며, 따라서 고도가 높아질수록 온도는 상승하게 된다. 온도가 높은 공기가 위에 있으므로 열역학적으로 안정하며, 이러한 이유로 난류가 발생하지 않으므로, 비행기 고도로 이용되기도 한다. 성층권은 대류권 위쪽에 위치하며, 대략 지표면으로부터 50 km 정도까지의 영역이다.
명왕성
강력한 온실 가스인 메탄의 존재로 인해서 대기는 10 km 정도 고도에 표면보다 36K 정도 더 따뜻한 역전층을 형성한다. 대기권 하층부가 상층부보다 메탄을 더 많이 포함하고 있다.
적색왜성계의 생명체 거주가능성
그러나 비관론의 강도는 일부 연구 결과에 의해 완화되었다. 캘리포니아 소재 미 항공우주국 아메스 연구 센터의 로버트 헤이벌리와 매노즈 조시는 한 행성의 대기(대기에는 온실 효과를 일으키는 요소인 CO와 HO가 포함되어 있다고 가정한다)가 한 쪽에서 다른 쪽으로 열 에너지를 전달하는 데에는 100밀리바의 대기압(지구의 10퍼센트 수준)만 있으면 충분하다고 밝혔다. 밤의 지역에서는 물이 항상 얼어 있을 것임에도 불구하고, 이 정도 대기의 밀도는 식물의 광합성에 필요한 최소량보다 높다. 그리니치 공동체 대학교의 마틴 히스는 수심이 충분히 깊어 행성 자체가 지닌 열로 바다의 해저 부분을 녹아 있는 상태로 유지시켜 밤의 반구에서도 얼음 밑으로 해류가 형성될 수준이 된다면, 효과적으로 행성 전체를 순환할 수 있다고 주장했다. 한층 심화된 연구(광합성에 필요한 복사 에너지의 양에 대하여)에 의하면, 적색 왜성계 내 조석 고정된 행성에서도 고등 식물들이 살 가능성이 있다고 한다.
대류권
고도에 따른 온도변화는 다른 어떤 대기권보다도 심하다. 중간 위도의 경우 해수면의 온도가 +17°C인 데 반해 대류권계면에서는 -52 °C에 이른다. 대류권계면에서의 온도는 대류권이 얇은 극지방의 경우는 -45 °C정도인 데 반해, 대류권이 두터운 적도지방에서는 -75 °C에 이르기도 한다.
전리층
지구 대기의 가장 안쪽 부분은 대류권이라고 하며 지표로부터 약 10km 높이까지를 말한다. 10km와 50km사이의 대기를 성층권이라고 하며, 50km부터 80km높이의 대기는 중간권이라고 한다. 오존층은 성층권에서 형성된다. 80km이상의 높이에 있는 대기의 층을 열권이라고 하는데, 대기가 매우 희박하여 자유전자들이 존재한다. 이들 자유전자는 주위의 양이온에게 포획될 때까지 짧은 시간 동안 이동할 수 있다. 자유전자의 밀도는 전파의 진행에 영향을 주기에 충분한 정도이다. 이온화되어서 부분적으로 플라스마화되어 있는 대기의 층을 "전리층"이라고 한다. 플라스마 안에서는 음전하를 띠는 전자와 양전하를 띠는 양이온이 존재하여 전자기력이 작용하여 서로 끌어당기고 있지만 각자의 에너지 상태가 너무 높아서 중성의 원자로 안정적으로 존재할 수 없다.
지구 대기권
그 다음의 대기는 많은 양의 질소와 이산화탄소, 비활성 기체가 화산 폭발에 의해 공급되거나 소행성에 의한 거대한 충돌 동안 공급되었다. 이로 인해 방출된 엄청난 양의 이산화탄소는 곧바로 물에 녹아서 탄산염퇴적물을 형성하였다.
물과 관련된 퇴적물들은 38억 년 전부터의 것부터 형성되어 왔다. 약 34억 년 전의 질소는 안정된 상태의 두 번째 대기의 대부분의 부분을 차지하고 있었다. 생명체에 대한 영향은 생명체는 대기보다 빠른 시기인 약 35억 년 전부터 형성되었기 때문에 다시 한 번 고려해봐야 한다. 원시 태양이 현재보다 30% 적은 양의 에너지를 방출하는 그 시대에 어떻게 지구가 액체상태의 물과 생명이 존재 할 수 있도록 기후를 따뜻하게 유지하였는지가 ‘젊을수록 어두운 태양의 역설’ 이라고 불리게 된 문제이다.
하지만 지질학적 기록은 완전한 상태의 지구의 따뜻한 표면과 약 24억 년 전의 빙하시기의 예상과의 지속적인 연관성을 보여준다. 시생대 시대의 말에 27억 년 전의 스트로마톨라이트 화석에서 발견된 남조류에 의한 광합성을 통해서 공급된 산소를 포함한 대기가 성장하기 시작했다. 초기의 기본적인 탄소 동위원소는 현재의 것과 매우 유사한 비율을 가지는데, 이는 기본적인 탄소 순환의 특징은 약 40억 년 전부터 이미 안정되었다는 것을 제시한다.
지구의 유동적인 산화의 진행과정은 약 21.5억년~20.8억 년 전의 가봉 공화국으로부터의 오래된 퇴적물에 기록되어 있다. 이러한 산화의 변동은 Lomagundi carbon isotope excursion에 의한 기반을 뒀을 것이다.
역전층
고기압권의 지상에서는 공기가 발산하여 주위로 유출되기 때문에 상층에서는 공기가 침강한다. 이 하강하는 공기가 단열 압축되어 그 아래쪽의 층보다도 따뜻한 공기층을 만들게 되는데, 이를 침강 역전층이라고 한다. 지표면 근처에서 일어나는 다른 기온역전들과는 달리 침강역전(subsidence inversions)은 상부에서 발생하는 현상으로, 보통 고기압 조건과 연관되는데, 고기압은 아열대 지역의 연중 특징이며 겨울철 북반구 대류의 특징이다. 침강역전은 보통 저층의 난기류가 하강기류를 방해할 때 발생하며 때로는 수천m에 이를 정도로 아주 두껍다.
지구 대기권
서로 다른 분자들은 서로 다른 파장의 빛을 흡수한다. 예를 들자면, O₂와 O₃는 300nm보다 짧은 파장을 대부분 흡수한다. 물은 700nm이상의 대부분의 파장을 흡수한다. 분자가 광자를 흡수할 때, 분자의 에너지가 증가하게 된다. 이는 대기의 온도를 가열하지만, 이전에 언급한 대로 복사를 방출하면서 여전히 냉각된다.
대기중의 가스의 합쳐진 흡수선은 특정된 띠만을 나타나게 하도록 하는 창을 남기게 된다. 광학적 창은 약 300nm에서부터 인간이 볼 수 있는 가시광선인 400~700nm는 물론 적외선의 약 1100nm까지를 포함한다. 또한 적외선과 라디오파와 같이 긴 파장을 전달시키는 전파의 창이 존재한다. 예를 들어, 전파의 창은 약 1cm에서부터 약 11m까지의 파장을 포함한다.
관측 로켓
관측 로켓은 50 에서 1500 킬로미터를 비행하며, 고도는 기상 풍선(weather balloon)과 인공위성 사이의 고도이다. 기상 풍선의 최고고도는 대략 40 킬로미터이며, 인공위성의 최저고도는 대략 120 킬로미터이다.
대류권계면
대류권 계면의 위치는 대류권과 성층권에서의 단열 감률(온도의 감소율)을 측정하는 것으로 알아낼 수 있다. 대류권에서의 단열 감률은 평균 6.5 °C / 킬로미터이다. 즉 매 킬로미터 고도가 상승할 때마다 6.5도의 온도가 감소하는 것이다. 반면 성층권에서의 단열 감률은 음수이며, 음수값의 의미는 온도가 고도에 따라 상승한다는 것이다. 그러므로 대류권 계면이란 단열감률이 양수에서 음수로 바뀌는 지점, 즉 고도에 따라 온도가 감소하다가 증가하기 시작하는 영역이다. 세계기상기구의 대류권 계면에 대한 정확한 정의는 다음과 같다.
국부 거품
국부 거품()은 우리 은하의 오리온자리 팔에 있는 성간물질의 구멍이다. 거품은 여러가지 중에서 국부 성간 구름과 G-구름, 그리고 우리의 태양계를 포함하고 있다. 국부 거품은 길이가 적어도 300 광년이고 중성수소 밀도가 약 원자 0.05 개/cm 또는 우리 은하 내의 성간물질(0.5 개/cm)의 평균 밀도의 약 10분의 1배, 국부 성간 구름(0.3 개/cm)의 6분의 1배이다. 국부 거품 내의 뜨겁고 희미한 가스는 X-선을 방출한다.
높이
높이는 수직 거리의 측정 기준이며, 중력이 있는 환경에서는 중력 방향의 길이를 가리킨다. 높이는 일반적으로 두 가지 뜻을 지닌다. 이를테면, 물체가 얼마나 높은지, 아니면 얼마나 높이 떠 있는지를 말한다. 물체의 높이가 50m라고 할 수 있고, 비행기의 높이가 10,000m라고 할 수도 있다. 다만 바다 위에서의 비행기, 산 정상과 같은 물체의 높이를 말할 때에는 "고도"라는 말을 사용한다. 특히, 바다 위에서부터의 지점을 이야기할 경우 해발 고도, 해발 높이라고 한다. 높이는 지정된 점에서 다른 점까지의 수직 (y) 축으로 측정한다.
자연
자연은 흔히 자연환경을 의미한다. 자연환경은 넓게는 우주를 구성하는 물질과 에너지 전체부터 좁게는 지구를 구성하는 지구 대기권, 수권, 암석권, 생물권과 같은 것을 통틀어 일컫는 말이다.
지구는 생물이 살고 있는 태양계의 행성이다. 지구 이외의 곳에서도 생명이 살고 있을 가능성이 있으나 아직까지는 발견되지 않았다. 지구를 구성하고 있는 구조로는 크게 보아 지질학의 대상인 지각과 그 아래의 맨틀과 같은 지구 내부구조, 지표의 약 3분의 2를 덮고 있는 바다, 호수, 강과 같은 수권, 공기로 이루어진 지구 대기권, 그리고 이러한 지구에 살고 있는 생물들의 총체인 생물권으로 나눌 수 있다. 지구의 역사는 지구가 생겨났을 때 부터 지금까지의 변화를 가리킨다. 지구는 약 45억 7천만년 전에 형성되었다.
자연
열권은 중간권 상부의 층으로, 올라갈수록 기온이 상승한다. 그 이유로는, 열권의 밀도가 매우 낮기 때문에, 적은 열로도 온도가 많이 올라가기 때문이다. 또 다른 이유로는, 태양에 가깝기 때문이라는 이유도 있지만 큰 영향력을 받지는 않는다. 이곳에서는 강력한 태양풍을 직접 맞아서 원자가 전리화되기 때문에 전리층으로 불리기도 한다. 강한 전리층은 전파를 반사하며, 이러한 반사 현상을 이용하여 원거리 무선통신을 하기도 한다. 지상 80-90 km에서 시작하여 500 - 1000 km까지의 높이이며, 오로라가 생기기도 한다.
생명체 거주가능 영역
한 항성 주위에 형성되어 있는 행성계에서 어떤 행성에 생명체가 발생할 조건이 되기 위해서는 모항성에서 적당한 거리만큼 떨어져 있어야 한다. 이 항성주위 생명체 거주가능영역(CHZ 또는 생태권)은 관념상의 구체로, 행성 표면의 온도가 액체 물이 존재할 정도로 알맞은 상태가 되는 거리를 뜻한다. 액체 물은 생명체의 탄생에 있어 중요한데, 그 이유는 화학 반응에 필요한 용매로써 액체 물이 매우 적합하기 때문이다. 1959년 물리학자 필립 모리슨과 쥬세페 코코니는 SETI 연구 논문을 통해 이 개념을 정립했다. 1961년 프랭크 드레이크는 드레이크 방정식을 소개했다.
성층권
성층권(成層圈, stratosphere)은 지구 대기권의 한 부분으로 위쪽으로 올라갈수록 따뜻해지고, 지표면에 가까워질수록 온도가 내려가는 특성을 지니고 있다. 이 현상은 지표면에 가까울수록 온도가 상승하는 대류권과 정반대이다. 성층권은 지표에서 10km에서 50km 사이에 위치하며, 9–12km 고도를 유지하는 민항기들이 다니는 길이기도 하다. 비행기가 다니는 항로도 성층권 지대이다.
외기권
이 층의 대기는 극히 희박하게나마 존재하기 때문에, 인공 위성이 약간의 마찰력을 받기는 하지만 궤도를 유지하면서 지구 주위를 선회할 수 있다.
지구 대기권
대류권은 지표면에 가장 인접한 대기의 층이다. 대류권은 지표면의 복사열에 의해 가열되므로, 고도가 높아질수록 온도는 낮아진다. 즉 온도가 높은 공기가 아래쪽에 있으며, 이는 열역학적으로 매우 불안정하므로 쉽게 난류와 기상현상이 발생한다. 대류권에는 무거운 공기 분자가 모여있으며, 전체 대기 질량의 거의 80%가 모여있다. 대류권은 극지방에서는 지표면으로부터 7–8 km 정도 까지의 영역이며, 적도지방에서는 더 높아 18 km 정도까지의 영역이다.
트리톤 (위성)
표면의 폭풍으로 인해 8km 두께의 대류권(기상현상이 일어나는 대기 권역)이 존재한다. 간헐천 분출에 의한 트리톤 표면의 줄무늬를 볼 때, 대류권의 대기는 계절풍에 의해서 마이크로미터 이하 크기의 물질들을 운반할 수 있는 것으로 여겨진다. 성층권은 없고 대신 8km-950km 사이에 열권이 존재하며, 그 밖은 외기권, 즉 우주이다. 상층 대기의 온도는 표면보다 높은 약 95K 정도로 이는 태양 복사열과 해왕성의 자기장에 의해 가열되기 때문이다. 대류권에는 안개가 자욱한데, 대부분 태양빛을 받은 메탄의 작용에 의한 탄화수소와 질소 유기화합물로 이루어졌으리라 생각된다. 또한 1-3km 고도는 압축된 질소 가스의 구름이 차지하고 있다.
중간권
중간권에서의 기온은 고도가 올라감에 따라 감소한다. 위도 및 계절에 따라 변하기는 하지만 상부 중간권에서는 온도가 200 켈빈 정도이다. 하루에도 수백만개의 유성이 중간권에 분포하는 입자와의 마찰로 인해 타오른다. 여기서 발생하는 열은 대부분 물체가 지표면에 닿기 이전에 완전히 태워버리기에 충분하다.
칼리스토 (위성)
칼리스토는 이산화 탄소로 구성된 매우 미약한 대기권을 가지고 있다. 이는 갈릴레오 탐사선의 근적외선 분광 지도작성기(Near Infrared Mapping Spectrometer, NIMS)가 4.2 µm 대역에서 대기권이 만들어 낸 파장 흡수를 감지하여 발견된 것이다. 칼리스토 표면에서의 기압은 약 7.5 bar (0.75 µPa) 로 추정되고, 입자들의 밀도는 4 cm 이다. 이 정도로 옅은 대기권은 4일 이내로 모두 칼리스토를 탈출해 버릴 것이기 때문에, 대기권은 칼리스토의 얼음 지각에서 천천히 승화되는 이산화 탄소에 의해 지속적으로 보충되고 있다고 여겨진다. 이 이론은 표면의 혹들을 설명하는 승화-분해 이론과 어느 정도 일치한다.
구름
상층운(上層雲)은 지상 5천 ~ 1만 3천 미터의 대류권의 저온부에서 형성된다. 극지방에서는 3천 미터의 낮은 곳에서도 형성된다. 이 높이에서는 수증기가 얼어붙어 구름은 얼음 결정으로 구성된다. 이들은 대체로 희미하고 투명할 때도 있다.
중층운(中層雲)은 2천 ~ 7천 미터 높이에서 형성된다. 이들은 물방울로 구성되며 과냉각된 경우도 있다.하층운(下層雲)은 2천 미터 이하에서 형성된다. 하층운이 땅에 닿으면 '안개'로 부른다. 이 구름은 비를 머금고 있는 경우가 많다.
수직에서 발달한 구름은 기저부로부터 높이 상승하는 기류를 갖기도 한다.
GPS
대류권의 오차는 공기와 수증기로 인한 것인데 전리층 오차보다 그 변화가 빠르다. 수신기의 고도는 대류권 오차과 관련이 있는데, 이것은 GPS 위성 신호가 통과하는 거리가 고도에 따라 달라지기 때문이다.
클라크 수
클라크 수(Clarke 數, )는 해발고도 0인 지오이드()면에서 지하 약 16km까지의 지각의 암석권, 해양의 수권, 지구를 둘러싼 공기층인 대기권을 포함하는 지구 최외각 부분에 존재하는 물질들의 존재비율을 각 원소에 대해 중량백분율로 나타낸 수이다.
지구 대기권
●99.99997%는 ‘Kármán line’라고 불리는 100km이하에 존재한다. 국제 협약에 따르면 이 곳은 우주 비행사들이 여행할 것으로 여겨지는 우주의 시작점으로 지정되었다.
에베레스트 산의 정상은 8,848m인데 반해서, 민간 항공기는 연료를 절약할 수 있는 10km와 13km사이를 운항한다.
지구 대기권
방출은 흡수의 반대로, 이는 물체가 복사를 방출할 때 일어난다. 물체는 흑체복사의 곡선을 따라서 복사를 일으키려 하는 경향이 있으므로, 뜨거운 물체는 짧은 파장의 복사를 더 많이 방출한다. 차가운 물체는 긴 파장의 복사를 더 적게 방출한다. 예를 들자면, 태양의 온도는 대략 6,000K이고, 태양의 복사는 500nm의 파장 근처에서 최대치를 이루기 때문에 인간의 눈에 보일 수 있다. 반면, 지구의 온도는 대략 290K이고, 지구 복사는 10,000nm의 파장 근처에서 최대치를 이루는데, 이는 인간이 볼 수 있는 파장보다 훨씬 길다.
온도 때문에 대기는 적외선을 복사로 방출한다. 예를 들어, 맑은 날 밤에 지구의 표면은 흐린 날보다 빠르게 식는다. 이는 구름에 포함된 H₂O가 열을 많이 흡수하고 적외선의 형태로 복사를 일으키기 때문이다. 이는 밤에 고도가 높은 곳보다 낮은 곳이 더 추운 이유이다.
온실효과는 흡수와 방출효과에 있어서 직접적인 연관이 있다. 대기에 있는 일부의 가스들은 적외선을 흡수하고 방출하지만, 햇빛에 있는 가시광선과는 상호작용을 하지 않는다. 일반적인 예로 CO₂와 H₂O가 있다.
천왕성
천왕성 내부에는 고체 표면이 없는 것으로 생각되지만 천왕성의 기체 외피 가장 바깥쪽 부분에는 원격 탐사가 쉬운 부분이 있는데, 여기를 천왕성의 대기라고 부른다. 천왕성의 대기는 대략 300 km 아래, 압력이 1 바(100 kPa)이고 온도는 320 켈빈인 곳까지 원격 탐사가 가능하다. 미약한 코로나는 1 바 압력의, 명목상의 ‘표면’에서 행성 반경의 두 배 이상 펼쳐져 있다. 천왕성의 대기는 3개의 층으로 나뉜다. 고도 -300 ~ 50 km에 압력 100 ~ 0.1 바(10 MPa ~ 10 kPa)인 대류권, 고도 50 ~ 4000 km에 압력 0.1 ~ 10 바(10 kPa ~ 10 µPa)인 성층권, 그리고 고도 4000 km ~ 표면으로부터 50000 km 높이까지 펼쳐진 열권과 코로나층이 그것이다. 중간권은 없다.
천왕성의 대기에는 수소가 약 83%, 헬륨이 15%, 메탄 2% 등이 포함되어 있으며, 반사율이 높은 암모니아와 황이 대기의 깊숙이 있을 것이다. 천왕성의 대기는 태양빛의 적색 파장을 흡수하고 청색과 녹색의 파장 상당량을 반사하기 때문에 전체적으로 청록색을 띤다.
백악기 전기
당시 지구의 해수면은 오늘날보다 300m 높아서 북아메리카, 남아메리카, 유럽, 아프리카, 아시아의 대륙이 현재 면적의 절반이 얕은 바다인 천해에 잠겨 있었다.
지구의 기온은 오늘날보다 5℃ 높아서 저위도의 육지의 온도는 37℃에 달했고, 바다의 온도는 43℃에 달했다. 
중위도의 육지온도는 27℃에 달했고, 바다의 온도는 30℃에 달했다. 
고위도의 육지 온도도 연평균 15℃가량이나 되었고, 바다의 온도도 20℃가량이나 되었다. 
그리고 산소농도와 이산화탄소의 농도도 현재의 각각 150%와 10배 정도였다.
당시의 열대 기후는 북반구와 남반구의 위도 50도 부근까지 놓여있었고, 온대기후는 북반구와 남반구의 90도 부근까지 놓여있었다.
오존층
우리 대기내의 오존의 약 90%가 성층권에 들어 있다. 오존 농도는 지표로부터 15~40km 부근에 최대인데 그곳에서 오존의 농도는 2~8ppm이다. 만약 오존의 모두가 해수면 공기압력으로 압축되면 수mm 두께에 지나지 않는다.
지구 저궤도
보통 지구 저궤도라고 하면 지구 표면으로부터 200 ~ 2000 km (124 ~ 1240 마일)인 고도의 궤도를 말한다.
지구 저궤도를 도는 물체들은 그 고도에 따른 대기의 저항을 받는다. 대략 80 ~ 500 km 고도의 열권 및 500 km 이상의 극외권에서 발생하는 가스가 저항원으로써 작용한다.
행성 거주가능성
질량이 작은 행성들은 두 가지 이유 때문에 생명체를 품을 수 있는 후보로 보기 힘들다. 첫째로, 이들은 질량이 작아서 중력이 약하기 때문에, 비록 행성의 자기장이 대기를 유지하는 데 큰 역할을 담당한다고 치더라도, 대기를 안정적으로 표면에 붙잡아 두기 어렵다. 두꺼운 대기가 없는 행성은 원시적 생화학 작용에 필요한 물질이 부족하며, 지표면에는 단열 효과 및 열전달이 거의 발생하지 않고,(예로 화성은 대기가 매우 희박한데, 만약 화성이 지구 정도 거리를 돌고 있었다고 하더라도 지구보다 훨씬 더 추웠을 것이다) 단파장 방사선이나 운석으로부터 지표면이 보호받을 확률도 떨어진다. 거기에 대기 농도가 지구의 0.006배 이하일 경우(대기압 4.56 mmHg, 608 Pa, 0.18 inHG) 물은 액체 상태로 존재하지 못한다. 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 온도 범위는 기압이 낮아질수록 좁아진다(기압이 내려가면 물의 끓는점도 내려가기 때문이다).
대류권계면
대류권 계면 (對流圈界面)은 지구 대기권에서 대류권과 성층권의 경계 영역을 나타낸다. 표면으로부터 위로 갈수록 이 지점에서 공기는 차가워지는 것을 멈추고 거의 완전히 마르게 된다. 더 형식적으로, 대기의 이 지역에는 기온 저하율이 음의 값에서(대류권에서) 양의 값으로(성층권에서) 변한다. 이것은 평형 단계에서 일어나고, 대기에서 열역학적의 중요한 값이 된다. 세계 기상의 기구로부터 사용되는 정확한 정의는 다음과 같다: 가장 낮은 수준의 기온 저하율은 2℃/km 또는 더 작게 감소하고, 이 수준과 더 높은 수준 사이의 평균 기온 저하율은 2km 이내로 2℃/km를 초과하지 않는다. 대류권은 지구 대기권에서 가장 낮은 층이며, 날씨라고 불리는 기상 현상이 일어난다. 대류권은 지표면에서 시작하며, 높이는 위도에 따라 현격한 차이를 보인다. 대류권의 높이는 극지방에서는 평균 6 km 로 매우 낮으며, 적도 지방에서는 16-18 km에 이른다. 이 이상의 높이는 성층권이며, 대류권과 성층권 사이의 영역이 대류권 계면이 되는 것이다. 성층권은 대류권 계면에서 시작하며, 적도 지방의 경우 지표면으로부터 50 km 정도까지의 영역이다. 성층권에는 오존층이 존재한다.
대류권
대류권에서의 고도에 따른 온도변화를 살펴보면, 고도가 1 km 상승할수록, 온도는 대략 6.4 °C 내려간다. 대류권에서의 온도변화가 큰 이유는, 온도는 지표면에서 올라오는 복사열에 좌우되기 때문이다. 지표면에서 멀어질수록 열을 전달할 대기 입자가 줄어들며, 대류로 인한 가열 역시 줄어들게 되고 온도는 급격히 하강한다.
지구 대기권
해수면에서의 공기의 밀도는 약 1.2kg/m³ 이다. 밀도는 직접적으로 측정하지 않고, 온도, 압력, 습도의 측정값을 기체의 상태 방정식에 대입하여 계산한 것이다. 대기의 밀도는 고도가 올라감에 따라 감소한다. 이러한 변화는 기압에 관한 방정식을 사용함에 있어서 적절한 모델이 될 수 있다. 더 복잡한 모델은 인공위성의 부식을 예측하는데 사용된다.
가니메데 (위성)
유로파에 나트륨이 존재하는 것을 발견한 후, 가니메데의 대기권에 나트륨이 존재하는지 찾았지만, 1997년에는 아무것도 발견되지 않았다. 나트륨은 유로파의 궤도 주변보다 가니메데의 궤도 주변에 13배쯤 더 풍부하다. 이유는 아마도 표면에 상대적으로 양이 부족하거나 자기장이 들어오지 못하게 막고 있는 것으로 추측하고 있다. 가니메데 대기권의 또다른 구성 성분은 수소 원자이다. 수소가 존재하는 한계는 표면으로부터 3,000 km 상공이다. 표면에서의 밀도는 1.5×10 cm이다.
액체
자유면은 지구 대기에 있는 물과 공기 같은 것 사이의 경계처럼 0 직각의 법선 변형력과 평행한 전단 응력을 대상으로 하는 유체의 표면이다.
정도
연약권
연약권(Asthenosphere/軟弱圈 )은 표면 아래 100km에서 200km사이의 약하거나 연한 암석층이다. 곳에 따라서는 400km까지 깊어질 수도 있다. 암석권 바로 밑으로서 용융이 된 층으로 맨틀의 대류는 이 권에서만 일어난다.
암석권은 판운동의 단위이며, 낮은 온도 때문에 지질학적 시간단위에서도 탄성체로 유지된다.
거대 행성
거대 기체 행성("gas giant")이라는 용어는 공상과학소설가 제임스 블리쉬가 1952년에 만든 용어로, 본래 모든 거대 행성을 일컫는데 사용되었다. 이 용어는 높은 압력으로 인해 이러한 행성의 체적의 거의 대부분을 이루는 구성 물질이 기체 형태가 아니기 때문에 적절하지 않다. 중심핵과 대기 상층부의 고체 이외에, 모든 물질은 기체와 액체 상태의 구분이 없는 임계점 이상이다. 유체 행성("fluid planet")은 그보다 더 정확한 용어이긴 한데, 목성도 중심부 근처에 금속성 수소를 가지고 있긴 하지만 행성 체적의 상당량이 임계점 이상에 있는 수소와 헬륨, 그리고 극미량의 다른 기체이다. 이러한 모든 행성의 관측 가능한(광학적 깊이가 작은) 대기는 반경에 비해 상당히 얇은데, 중심으로부터 반경의 약 1 퍼센트까지만 뻗어 있다. 그리하여 관측 가능한 부분은(지각이 보일 정도의 기체형 대기를 가진 화성과 지구에 비해서는) 기체형이라 할 수 있다.
지구
지구의 내부구조는 대체로 층상 구조를 이루고 있다. 지구의 최외각부분은 주로 유체로 되어 있는데, 구성 물질에 따라서 대기권, 수권으로 구분한다. 생물권은 그 양이 매우 작고, 대부분의 경우 지구의 물리적 층으로는 인정하지 않고 있다.
가니메데 (위성)
중성 대기의 존재는 전리층이 존재해야 한다는 것을 가리키며, 이는 산소 분자가 전자와 충돌하여 생기는 것으로 이 전자는 자기장과 태양에서 오는 극자외선(EUV)인 것으로 추정된다. 하지만, 가니메데의 전리층 존재 여부는 논란이 되고 있다. 갈릴레오 호가 측정한 조금의 자료에는 전자의 밀도가 가니메데 주변에서 올라갔다. 이 증거는 전리층의 존재를 시사한다. 하지만 다른 증거는 아무것도 발견되지 않았다. 표면 근처의 전자의 밀도는 400–2,500 cm으로 균일하지 않은 것으로 추측된다. 2008년에는 가니메데의 전리층 매개 변수가 제한되지 않았다.
지자기
전리층 위의 영역은 자기권이라는 공간인데, 수십에서 수천 킬로미터까지 뻗어있다. 이 지역은 유해한 자외선으로부터 지구를 보호하는 오존층을 포함하고, 우주 광선으로부터 지구를 보호한다.
지구 대기권
●50%는 5.6km 이하에 존재한다
●90%는 16km 이하에 존재한다.
지구 대기권
대기의 평균 질량은 약 5×10¹⁵톤 또는 지구 질량의 1/1,200,000 이다. 미국의 국립 대기과학 연구소는 다음과 같이 말하였다.“전체 평균 질량인 5.1480×10¹⁸kg은 표면의 압력 또는 수증기의 양에 의존하는 1.2 또는 1.5×10¹⁵kg의 수증기 때문에 약간의 변화가 있다. 수증기의 평균질량은 1.27×10¹⁶kg으로 측정 되었고 건조한 공기의 질량은 (5.1352±0.0003)×10¹⁸kg이다.”
해왕성
해왕성의 내부 구조는 천왕성과 유사하다. 전체 질량의 5 ~ 10%, 표층에서 핵까지 부피의 10 ~ 20%를 대기가 차지하며, 대기압은 약 10 GPa이다. 대기의 하층부에서는 메테인, 암모니아, 물이 응축되는 것이 발견되었다.
이 어둡고 뜨거운 영역은 점차로 온도 2,000 K ~ 5,000 K의 초열 상태의 액체 맨틀로 응축된다. 해왕성의 맨틀은 질량이 10 ~ 15 지구질량이며 물과 암모니아, 메테인이 풍부하다. 이 혼합물은 고온고압의 유체지만 통상적인 행성과학에서 "얼음"이라고 불린다. 전기 전도성이 높은 이 유체는 암모니아수의 바다(water-ammonia ocean)라고 불리기도 한다. 해왕성 내부 7000 km 깊이는 메테인이 분해된 뒤 탄소가 다이아몬드 결정이 되어 핵으로 가라앉는 환경일 가능성도 있다.
산
산에서는 식물 경관이 수직적으로 달라지는데 밑에서부터 차례로 저지대, 아고산대, 고산대로 구분된다. 이와 같이 고도에 따른 식물의 수직 분포는 주로 온도의 영향을 받으며, 저지대로부터 고지대로의 변화가 저위도에서 고위도 지방으로 펼쳐지는 수평 분포와 대체로 일치하고 있다. 또 여기서 말하는 고산대란 삼림 한계선 위의 고지로, 만년설로 덮여 있는 항설대의 하한선까지를 말한다. 산은 올라갈수록 공기가 희박해져 기압이 내려간다. 고산은 저지에 비하면 태양이 보다 가깝고 특히 저위도 지방의 고산에는 광선이 바로 위에서 내리 쬐어 많은 열이 도달되나, 고산에서는 공기가 희박하여 기압이 낮으므로 열이 보존되지 않아 기온은 낮아지게 된다. 일반적으로 표고 100m 상승할 때마다 기온은 평균 0.6℃씩 내려간다. 특히, 고산은 공기가 희박하고 보수력(保水力)이 약한 데다가 강풍이 불어 저온에서도 수분 증발을 왕성하게 하므로 건조하게 된다.
지자기
지자기장(地磁氣場, )은 지구의 내부로부터 태양풍과 만나는 곳까지 뻗어있는 자기장인데, 태양풍은 태양으로부터 방사되는 하전입자들의 흐름이다. 지구 표면에서의 규모 범위는 25 에서 65μT ( 0.25-0.65 가우스 ) 까지이다. 대략적으로 회전 축에 대하여 10 도의 각도로 기울어진 자기 쌍극자의 필드이다(지구의 중심에 해당 각도로 배치된 막대 자석처럼). 그러나 지구의 외핵에서 용융된 철 합금의 움직임에 의해 생성되기 때문에 ,막대 자석의 자기장과는 달리 지구의 자기장은 오랜시간에 걸쳐서 변화한다.
시베리아 기단
시베리아 기단은 대륙성 한대 기단으로, 시베리아의 넓은 지역에서 발달한다. 시베리아 기단은 대륙성 고기압으로 나타나기 때문에 시베리아 고기압이라고도 한다. 발원 지역은 대부분 눈이나 얼음으로 뒤덮여 있기 때문에 방사 냉각이 강하다. 그렇기 때문에 기온은 낮고, 습도도 매우 낮다. 또한 대기 하층에 눈에 띄는 역전이 가능하다. 겨울철에 한반도는 거의 이 기단에 덮이게 된다. 여름철에 시베리아대륙에서 한대 기단이 생성되는 것은 시베리아 북부 지역뿐이고, 한대 기단의 성질을 가진 채로 한반도까지 남하해 오는 일은 거의 없다.
격변설
지구 대기권의 성층권 하층에 존재하는 얇은 오존층은 태양으로부터 쏟아지는 치명적인 자외선의 양을 흡수한다. 하지만 오존층이 파괴되어 점점 얇아지게 되면 점점 더 많은 자외선이 지표면에 도달하게 되고, 이로 인해 지상의 생명체들은 심각한 생존의 위협을 받게 된다. 근래 CFC 배출로 인해 남극 상공에 거대한 오존층 구멍이 생기고 오스트레일리아나 뉴질랜드에 피부암이 급증한 것은 우리 시대에 나타나고 있는 현상이다. 지금보다 조금만 더 많은 자외선이 지표면에 도달하게 되더라도 인간에게는 치명적인 피부암이 발생할 가능성이 현저히 증가하며, 또한 대규모 흉작과 기근이 일어나서 인류 문명은 지속되기가 어렵게 된다.
지구
지구 온난화는 아직 정확한 원인이 밝혀지지는 못했다. 이때까지 가장 유력했던 온실기체(이산화탄소, 등)로 인한 지구온난화는 확실하지 않다는 점이 밝혀졌고, 그 외에도 많은 학설이 있다. 지구온난화의 예는 1880년대의 -19mm였던 해수면이 1930년 제1회 월드컵 때는 3mm로, 지금은 37mm로 높아져서 지구 온난화로 인해 사라진 섬들이 많다. 최근에는 이런 온난화를 막기 위해 노력하고 있는데, 이를테면 선진국에서 개발한 도심 속의 숲, 전기자동차, 한국에서 개발한 승용차 요일제 등이 있다.
온실 기체
온실기체는 일반적으로 자연·인위적인 지구 대기 기체의 구성 물질이다. 또한, 지구표면과 대기 그리고 구름에 의하여 우주로 방출되는 특정한 파장 범위를 지닌 적외선 복사열 에너지를 흡수하여 열을 저장하고 다시 지구로 방출하는 기체를 말한다. 이러한 온실기체의 특성으로 온실효과가 발생하는데, 주로 수증기, 이산화탄소, 아산화질소, 메탄, 오존, CFCs 등이 온실효과를 일으키는 일반적인 지구 대기의 온실가스 성분이다.
중간권 (맨틀)
중간권()은 연약권과 외핵사이 영역내의 맨틀하부를 말한다. 그것은 지구의 최대 층이다. 상부경계는 거의 제약이 없지만, 더 연성인 연약권이 더 단단한 물질로 천이하는 위치에서 발생한다. 깊이가 증가함에 따라 압력이 쌓이고 원자들은 고밀도, 고경도 구조로 되게 압박한다. 그리하여 중간권과 연약권 사이의 차이는 조성의 어떠한 차이가 아닌 밀도의 차이에만 기인하는 것 같다. 이 천이는 깊이 700km에서 발생한다고 생각된다. 이 측정은 지진자료에서 어림되었다.
외기권
열권 또는 exobase로 알려져 있는 외기권의 낮은 경계의 고도는 그 범위가 약 250km에서 500km로 태양의 활동에 따라 달라진다. 열권의 가장자리에서 외기권의 낮은 경계는 때때로 지구의 표면 위로 500km에서 1000km로 측정된다. 외기권의 가장 낮은 고도인 외기권은 또한 임계의 단계로 불리며 두 가지 방법 중 하나로 명백히 정의된다:
외기권에서 분자의 평균 자유도는 1압력 규모의 높이와 같다. 압력 규모 높이는 거의 주된 구성 원자들의 밀도규모 높이와 같고 Knudsen number는 평균자유도의 비율과 일반적인 밀도 변화규모이기 때문에 이것은 외기권이 놓인 지역 위치의 평균이다.
외기권의 높이에서 변화는 이것이 위성에 대기를 끌어다주고 결국 궤도를 유지할 아무런 움직임이 없다면 궤도로부터 떨어지는 것을 유발하기 때문에 중요하다.
지구 대기권
지구 대기권은 특성에 따라 지표면에서부터 대류권, 성층권, 중간권, 열권, 외기권의 다섯 층으로 나눌 수 있다.
목성
금속성 수소층 위에는 수소로 이루어진 투명한 안쪽 대기가 자리잡고 있다. 이 깊이에서의 온도는 수소에 대해 단 33 K인 임계온도 이상이다. 이 상태에서 액체 및 기체의 상은 구별할 수 없다. 때문에 여기서 수소는 초임계 유체 상태에 있다고 일컫는다. 수소는 구름층에서 약 1,000 km 아래까지 뻗어 있는 상층부에서는 기체로 취급되고, 그보다 아래에 있는 층에서는 액체로 취급된다. 물리학적으로 그 경계는 명확하지 않다. 기체는 하강하면서 매끄럽게 뜨거워지고 밀해지기 때문이다.