공기는 지구를 둘러싼 기체인가요?
공기
공기(空氣)는 지구를 둘러싼 기체를 말한다. 해수면의 건조한 공기는 대략 78%의 질소, 21%의 산소, 0.93%의 아르곤, 그리고 이산화 탄소, 수증기 등으로 이루어져 있다.
액체
이 상 도표는 왜 액체가 우주에서 존재하지 않는지 또는 다른 진공을 설명한다. 압력이 0이기 때문에(행성과 달의 표면과 내부를 제외하고는) 물과 우주에 노출된 다른 액체들은 그 온도에 따라 즉시 끓거나 얼을 것이다. 지구 근처의 우주 지역에서, 물은 해가 그 위에 직접적으로 빛나지 않는다면 얼 것이다. 그리고 그 햇빛에 있자마자 증기화할(절묘한) 것이다. 만약 물이 달 위에 얼음으로서 존재한다면, 또한 오직 해가 절대 빛나지 않고 주위를 둘러싸는 바위가 너무 많이 열을 내지 않는 그늘진 구멍에 존재할 수 있다. 토성 궤도 근처의 몇 지점에서, 해로부터의 빛은 너무 희미해서 얼음을 수증기로 숭고할 수 없다. 이 것은 토성의 고리를 구성하는 얼음의 오랜 지속성으로부터 분명하다.
산소
산소(酸素←, )는 화학 원소의 하나로, 원소 기호는 O(←)이고 원자 번호는 8이다. 일반적으로 산소원자 두 개가 결합하여 무색, 무미, 무취인 기체 상태로 존재한다. 공기의 주성분 중 하나로, 지구뿐 아니라 우주 전체에 걸쳐 다른 원소와 공유 결합된 상태로 널리 퍼져 있다.
우주 기후
우주 기상(宇宙氣象, )는 우주 공간의 변화하는 환경 조건을 개념적으로 부르는 말이다. 이는 행성 대기 내부의 기상과는 구분되며, 행성(또는 천체) 주위의 플라즈마, 자기장, 복사, 물질 등과 관련된 현상을 다룬다.
공기
고대 그리스나 중세 유럽의 4대원소에서 공기는 네 개의 원소 중 하나였다. 근대적인 원소의 개념이 정립된 이후도 공기는 일정 기간 원소 중의 하나로 여겨졌다. 공기와는 성질이 다른 다양한 기체가 발견되었지만, 그것들은 공기의 화합물이나 혼합물이라고 생각되었다. 18세기에 와서 앙투안 라부아지에는 공기가 산소와 질소의 혼합물인 것을 알아냈고, 그 후에 공기를 원소로 생각하는 사람들이 없어지게 되었다.
고체
고체(固體)는 물질의 상으로 일정한 결정을 가지고 있어 힘이나 압력의 변화에도 모양이나 부피가 변하지 않는 상태를 말한다. 고체를 다루는 물리학 분야를 고체물리학이라고 한다. 고체에는 소금(염화나트륨)이나 눈의 결정처럼 매우 규칙적인 형태를 취하는 것과 유리나 고무처럼 형태가 불규칙한 덩어리로 되어 있는 것이 있다. 알려진 것 중 가장 가벼운 고체는 무게가 공기의 3배 밖에 되지 않는 에어로젤이다.
탄소의 순환
지구계 환경에서 탄소의 순환은 기권, 암권, 수권, 생물권사이에서 이루어진다.
생명체의 구성 성분인 탄소는 이산화탄소의 형태로 대기 중에 존재하거나 물에 녹아 있다. 녹색 식물과 같은 생산자는 대기나 물로부터 이산화탄소를 흡수하여 유기물을 생산한다. 이렇게 생산된 유기물의 일부는 생산자의 호흡에 의해 분해되어 이산화탄소 형태로 대기 중으로 돌아간다. 나머지 유기물은 생산자의 몸을 구성하는 성분으로 이용되어 먹이 사슬을 따라 소비자로 이동한다. 소비자에게 전달한 유기물 속의 탄소는 소비자의 호흡에 의해 이산화탄소 형로 배출되어 대기나 물로 돌아가며, 한편 식물의 낙엽, 동물의 사체와 배설물 속에 들어 있는 탄소는 곰팡이, 세균과 같은 분해자에 의해 이산화탄소로 분해되어 대기나 물로 돌아간다.
생물의 사체 중 분해되지 않은 유기물은 땅속이나 해저 등에 쌓여 퇴적층을 이루고, 오랜 기간을 거쳐 석탄이나 석유와 같은 화석연료로 변한다. 화석연료는 인간에 의해 연소되어 이산화탄소 형태로 다시 대기 중으로 돌아간다.
탄소는 화산 분출에 의해 암석에서 제거되며, 이산화탄소의 형태로 기권에 공급된다. 이러한 과정에 의한 탄소의 순환은 주로 섭입대에서 발생한다. 해양판의 상부를 덮고 있는 석회암은 섭입대에서 지구 내부로 침강한 뒤 깊은 곳에서 높은 압력과 열에 의해 다른 규산염 광물과 반응을 일으킴으로써 이산화탄소를 배출한다. 이것은 차후에 화산 분출을 통해 기권으로 유입된다. 다음은 이 과정을 나타내는 화학반응식이다.
기 (철학)
기(氣)는 중국과 동아시아의 자연과학이나 철학 이론의 핵심 공리로서, 기라는 표현이 동아시아의 본체론·도덕철학적 관점에서 일반적인 개념으로 널리 사용될 뿐만 아니라 더 나아가서 의술이나 풍수지리설과 같은 중국의 전통학문의 여러 분야에서 아주 특수한 전문용어로도 사용되고 있다. 즉, 기란 객관적으로 존재하고 있는 형태가 있는 모든 물질의 근원으로 인식하고 있는 것이다. 기는 고전에서는 다양한 자연현상에 대한 복합적 개념으로 사용되었을 뿐만 아니라 사변적 이론이나 체계의 다양한 내용들을 애매모호하게 포괄하는 표현으로도 사용되었다. 이러한 이유로 인해 기 개념에 대한 언어학적인 관점에서 조차도 심한 견해 차이가 나타나고 있다. 또한 기는 음양의 두 가지 종류로 인한 충돌과 운동능력은 물론 정체와 정지능력을 가지고 있다.
근대 화학의 성립
중세 연금술사들도 실험 과정에서 다양한 기체를 관찰 할 수 있었으나, 그들은 그러한 기체들을 원소 중 하나인 공기라고 여기지 않았다. 공기와 기체를 구분한 최초의 인물은 벨기에 귀족 출신인 얀 밥티스타 판 헬몬트였다. 그는 ‘혼돈’ 또는 ‘공간’이라는 의미를 가진 그리스어 ‘카오스(chaos)’에서 착안하여 기체를 ‘가스(gas)’라고 불렀다. 또한, 기체는 고체나 액체처럼 여러 종류가 있으며, 공기는 기체의 한 종류라고 생각했다. 그러나 당시에 대부분의 사람들은 이러한 그의 생각을 수용하지 않았고, 기체를 종류와 관계 없이 공기[air]라고 부르는 습관을 오랫동안 지속하였다.
대기
위성은 행성에 비해 중력과 질량이 작기 때문에 대기가 없을 것이라고 생각됐지만, 토성의 위성인 타이탄은 지구 대기압의 1.4배에 달하는 질소 주성분 대기가 있다.
온실 기체
지구 온난화는 지표 부근의 대기와 바다의 평균 온도가 장기적으로 상승하는 현상이다. 지난 산업혁명 이후 지속적으로 온실기체가 대기로 배출됨에 따라 지구 대기 중 온실기체 농도가 증가하여 지구 표면의 온도가 과도하게 증가되어 이와 같은 지구온난화현상을 초래하게 되었다. 지구 표면의 온도상승은 해수면 상승을 초래하고, 이는 다시 강수량의 양과 패턴을 변화시켜, 가뭄, 홍수 등의 기상이변을 일으킨다. 빙하의 후퇴와 기후의 변화는 생태계를 변화시키는 등 인류를 포함한 지구상 생물의 생존에 위협이 된다. 최근 수십 년에 걸쳐 지구온난화가 진행되고 있으며 앞으로도 꾸준히 높아질 것으로 예측된다. 앞으로 얼마만큼의 온난화가 진행되며 지역에 따라 어떻게 차이가 있을 것인지는 아직 확실하지 않다.
온실 기체
지구의 기온이 생물들이 서식하기에 적절한 수준으로 유지되기 위해서는 온실기체의 역할이 주요하다. 만약 온실가스가 없다면 지표면의 연간 평균 온도는 영하 18도가 되어 지구상에 [생명체]가 존재하기 어려울 것이다. 현재 지표면 연간 평균 온도인 영상 15도를 유지하는 데 있어서 온실기체가 큰 역할을 하는 것이다. 하지만 이 기체들이 적정한 양 이상으로 증가하게 되면, 온실기체가 흡수하고 방출하는 에너지가 과다하게 되어 지구의 열평형에 변화가 생기고 결국 '자연적 온실효과'에 의한 적절한 기온보다 지구의 평균기온이 상승하게 된다. 이를 '강화된 온실효과(enhanced greenhouse effect)'라 하며 이로 인해 지구가 자연적인 상태보다 지나치게 더워지는 현상을 '지구온난화'라고 한다.
산소의 순환
산소의 순환은 산소가 대기권, 생물권 안의 생물에 들어있는 총량(생태계의 총량), 암권(지구 껍데기) 안에서 움직이는 현상을 가리키는 생물지구화학적 순환이다. 수권 안에서 산소의 순환이 실패하면 저산소 지역이 나타날 수 있다. 산소의 순환을 일으키는 주된 요인은 현대 지구의 대기와 삶을 책임지는 광합성이다.
대기량
대기량(大氣量, airmass)은 천문학에서 천체의 빛이 지구 대기권을 통과하면서 그리는 광학적 거리이다. 빛은 대기권 안을 지나면서 산란을 일으키고 흡수된다. 빛이 지나가는 대기의 양이 많을수록, 소광이 더 크게 일어나 같은 천체라도 지평선 근처에 있을 때 천정 근처에 있을 때보다 어두워진다. 소광은 비어-람베르트 법칙을 통해 정량적으로 기술된다.
이산화 탄소
이산화 탄소는 온실기체로 작용하여, 지구복사를 통하여 우주공간으로 나가는 에너지 중 일부를 다시 지구로 되돌린다. 이러한 이산화 탄소의 성질은 지구의 에너지 평형을 깨트려서, 지구온난화의 원인으로 작용한다. 이산화 탄소는 화석연료와 같은 탄소를 포함한 물질을 완전 연소시킬 경우 생성되는데, 최근 화석연료의 사용이 크게 늘면서 이산화 탄소의 배출량도 증가하여 대기중의 이산화 탄소 농도가 증가하였고 이는 지구온난화를 더욱 심화시키는 요인으로 작용하고 있다.
기상
기상(氣象)은 강수, 바람, 구름 등 대기 중에서 일어나는 각종 물리적인 현상을 통틀어 이르는 말이다. 대기 현상과는 달리 태풍, 구름 등의 대규모 현상도 포함한다. '날씨'()나 '일기'(日氣)와 같은 의미로 쓰이기도 하나, 날씨 또는 일기(日氣)는 그날그날의 기상 상태를 일컫는 말로, 엄밀히 말하면 다른 의미이다. 최근에는 다른 행성에 대한 연구가 활발해지면서 지구 외의 천체의 대기도 기상의 범주에 포함하게 되었지만, 기상이라고 하면 보통 지구 내의 기상을 의미한다.
오릴리아와 블루 문
블루 문은 앞의 오릴리아와는 판이하게 다른 환경을 지니고 있다. 블루 문은 행성이 아니라 지구 질량의 1천 배(목성 질량의 약 3배)에 이르는 거대한 가스 행성 주위를 도는 외계 위성이다. 블루 문의 어머니 행성은 목성처럼 암모니아의 구름으로 덮여 있지 않고, 물의 구름으로 덮여 있는 가스 행성이다. 이 가스 행성은 쌍성계 내를 돌고 있다. 블루 문의 질량은 지구와 비슷하나, 대기의 농도는 더 짙어 대기압은 지구의 약 세 배 정도이다. 짙은 대기 때문에 이 위성에 사는 생명체들은 하늘을 자유롭게 날아다닐 수 있다.
지구전자기학
지구전자기학(地球電磁氣學)은 지구의 안과 밖에 일어나는 전자기적 현상을 연구하는 학문이다. 대기전기학을 포함하는 넓은 영역을 차지하는 학문으로 뇌우와 번개, 오로라, 코로나 방전 등을 연구하며, 기상학과 연계하여 연구가 진행되기도 한다. 학문의 특성상 물리학의 전자기학과 지구과학이 선행되어야 한다.
금성
지구형 행성인 금성은 크기와 화학 조성이 지구와 매우 비슷하여 지구의 '자매 행성'으로 불리기도 한다. 금성의 표면은 반사도가 높은 불투명한 구름으로 덮여있기 때문에 가시광을 통해서 표면을 관찰할 수는 없다. 20세기에 들어와 행성과학자들이 그 비밀을 풀기 전까지 금성에 대하여서는 거의 알려진 바가 없었다. 금성은 지구형 행성 중에서 가장 농밀한 대기를 가지고 있다. 대기의 주성분은 이산화탄소이고, 표면에서의 대기압은 90기압에 이른다.
액체
액체는 그 용기의 모양을 따르지만 압력에 의존적인 일정한 부피를 가지는 거의 비압축성 유체이다. 예를 들어, 물질의 4가지 기본적인 상태(다른 것으로는 고체, 기체, 플라즈마)는 확실한 부피를 가지자만 고정된 모양을 갖지 않는 유일한 상태이다. 액체는 분자 간 결합에 의해 묶여 있는 원자들 같은 물질의 작은 진동하는 입자들로 구성되어 있다. 물은, 단연코, 지구에서 가장 흔한 액체이다. 기체처럼, 액체는 유동성이 있으며 용기의 모양을 가진다. 대부분의 액체들은 다른 것들이 압력을 받을지라도 압력을 저항 한다. 기체와 달리, 액체는용기의 모든 공간을 채우기 위해서 흩어지지 않는다. 그리고 일정한 밀도를 유지한다. 액체 상태의 독특한 특성은 적심 현상으로 연결되는 표면장력이다. 액체의 밀도는 보통 고체와 가깝고 기체보다 훨씬 높다. 그러므로, 액체와 고체는 모두 응집 물질로 용어가 정의된다. 반면에, 액체와 기체가 흐르는 능력을 공유하고 있기 때문에 그들은 유체라 불린다. 비록 액체가 지구에 풍부할 지라도 이 물질의 상태는 사실 우주상에서 제일 흔하지 않다. 왜냐하면 액체는 비교적 좁은 온도/압력 범위에 존재하기 때문이다. 우주상에서 가장 잘 알려진 물질은 성간 구름 또는 별 내의 플라즈마 형태에 있는 것처럼 기체 형태(감지할 수 있는 고체의 흔적으로)에 있다.
행성 거주가능성
우주에 있는 원소들의 상대적인 양이 반드시 행성에 있는 물질들의 원소량과 일치하는 것은 아니다. 예를 들어 4원소 중 지각에는 산소만이 풍부하게 존재하고 있다. 이는 4원소 중 수소나 질소 등의 기본적 화합물(이산화 탄소, 일산화 탄소, 메탄, 암모니아, 물)이 따뜻한 온도에서 기체로 된다는 사실로부터 부분적으로 설명할 수 있다. 태양 가까운 뜨거운 곳에서는 이들 휘발성의 화합물들은 행성의 지질적 형성에 큰 영향을 미치지 못한다. 대신 이들은 기체 형태로 새로 만들어진 지각 아래에 붙잡혔다. 지각은 대부분 이산화 규소(규소와 산소의 화합물로, 산소량이 많은 이유이다) 같은 비휘발성의 화합물로 이루어져 있다. 최초로 폭발한 화산에서 뿜어져 나온 휘발성 화합물들은 지구 대기를 형성하는 힘이 되었을 것이다. 밀러-유리 실험은 원시 대기 속에서 에너지를 방출함으로써 단순 화합물이 합성되어 아미노산이 형성될 수 있음을 보여주었다.
우리은하
우리은하는 늙고 오래된 별들이 공 모양으로 밀집한 중심핵(Bulge)과 그 주위를 젊고 푸른 별, 가스, 먼지 등으로 이루어진 나선팔이 원판 디스크 형태로 회전하고 있으며, 그 외곽에는 주로 가스, 먼지, 구상성단 등의 일부 별 및 암흑물질로 이루어진 헤일로(Halo)가 타원형 모양으로 은하 주위를 감싸고 있다.
이산화 탄소
지구 대기
고대 그리스의 과학
그러므로 우주는 지구와 이를 중심으로 하여 동심원을 그리며 선회하는 달과 해, 행성들, 항성들 및 이들을 움직이게 하는 천구들로 이루어진다. 하늘 위의 행성이나 항성은 지상의 4가지 원소들과 달리 지구를 중심으로 하여 원을 기리는 원운동을 보이므로 지상의 4가지 원소와는 다른 제5원소라 이름을 붙였다. 따라서 위로 또는 아래로 움직이는 4원소를 지닌 지상계와 언제나 원운동이나 원운동들의 결합으로 나타나는 제5원소로 이루어진 천상계라는 두 구조로 이루어진 우주관이 형성되는 셈이다.
자연
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.
항성대기
항성대기(恒星大氣, stellar atmosphere)는 항성 주위를 둘러싸고 있는 기체층이다.
열권계면
열권계면(ThermoPause)은 지구의 에너지 시스템의 대기권내의 경계이며 열권의 상층에 위치한다. 이것의 아래의 대기권은 받은 일사에 관해 능동적으로 정의되는데 단원자 산소와 같이 더 무거운 기체들의 증가된 밀도 때문에 활동적이게 정의된다. 태양 복사는 그리하여 열권계면에서 정의된다. 그 위에서는 외기권이 대개 수소와 헬륨 같은 큰 평균자유행로의 대기 입자의 저밀도 나머지를 기술한다.
지구 대기권
지구 대기권(地球大氣圈)은 지구를 둘러싸고 있는 대기를 일컬으며 고도에 따라서 생기는 중력의 차이와 구성분자의 밀도에 따라서 여러 층으로 나누어 볼 수 있으며 각각의 층은 고도에 따라서 기온이 차가 심한 것을 관측할 수 있다. 이와 함께 대기권은 비록 미소하지만 전자량에 따라서 전하가 가능한 전리층과 이것이 거의 없는 중성층으로 나누어 볼 수도 있다.
수증기
지구 대기권에는 수증기가 조금 존재하긴 하지만, 환경에서는 매우 커다란 역할을 수행한다. 대부분의 수증기는 대류권에 존재한다. 지구 자체의 온실 효과에 많은 영향을 주는 것 이외에도, 수증기는 구름을 형성하며, 구름은 경우에 따라 지표면을 따뜻하게 하기도, 차갑게 하기도 한다. 일반적으로, 대기 중의 수증기는 날씨에 의해 크게 영향을 받고, 또한 반대로 날씨에도 크게 영향을 주는데, 이러한 날씨는 기후에 크게 영향을 받는다.
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.
행성계
행성계(行星系, Planetary system)는 행성, 자연 위성, 소행성, 유성체, 혜성, 우주 먼지 등 항성이 아닌 천체들이 항성 주위를 공전하는 체계를 말한다. 태양 및 태양의 중력에 속박되어 있는 행성계(지구 포함)를 태양계라고 부른다.
태양계
오르트 구름은 무수한 얼음 천체로 이루어진 이론적인 구역으로 구형의 구름과 같은 형상이다. 이 오르트 구름은 장주기 혜성의 원천으로 추측되며, 태양에서 거의 5만 AU(대략 1광년(ly)이 조금 못 됨) 거리까지 둘러싸고 있으며, 멀게는 10만 AU(1.87 ly)까지 퍼져 있다. 이 구역은 목성형 행성의 중력적 상호작용으로 말미암아 태양계 안쪽에서 튕겨져 나간 혜성으로 구성되어 있는 것 같다. 오르트 구름의 천체는 매우 천천히 움직이며, 때에 따라서는 지나가는 다른 항성의 충돌이나 중력 작용, 우리 은하의 은하계 조력 등의 드문 현상으로 말미암은 섭동이 일어나기도 한다.
지구 온난화
기후 시스템은 "외부 원인"으로 변화할 수 있다. 외부 원인은 지구 온난화나 빙하기로 기후를 "변화"시킬 수 있다. 외부 원인의 예로는, 대기 구성 물질의 변화(온실 기체의 증가 등), 화산 폭발 등으로 인한 태양광도 변화, 공전 궤도 변화 등이 있다. 최근 기후 변화의 속성은 주로 첫 번째와 세 번째의 원인에 주목하고 있다. 밀란코비치 주기는 수만 년 동안 천천히 냉각 추세로 돌아서며 빙하기가 올 것을 예고했으나, 20세기 세계 온도 기록에서는 지구 기온은 급격한 상승을 보인다.
태양계
물리적, 동역학적 관점에서 태양 주위를 도는 천체는 행성, 왜행성, 태양계 소천체(small Solar System bodies)의 세 종류로 분류된다. 행성은 구형의 몸체를 이룰 정도로 충분한 질량을 가지면서, 공전 궤도상에 있던 자신보다 작은 모든 천체를 ‘빨아먹은’ 천체를 일컫는다. 이 정의에 따르면, 태양계에는 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성 8개의 행성이 있다. 명왕성은 궤도 근처에 있는 카이퍼 대 물질을 빨아들여 커지지 못하여 위의 정의를 만족하지 못한다. 왜행성은 구형의 몸체를 이룰 정도로 충분한 질량을 가지면서 태양을 공전하고 있으나, 행성과는 달리 궤도 근처의 자신보다 작은 천체를 청소하지 못한 천체를 일컫는다. 이 정의에 따르면, 태양계에는 1 세레스, 명왕성, 하우메아, 마케마케, 에리스 5개의 왜행성이 있다. 90377 세드나, 90482 오르쿠스, 50000 콰오아 등 다른 천체는 장래에 왜행성으로 분류될 가능성이 있다. 해왕성 횡단 영역 내를 돌고 있는 왜행성을 명왕성형 천체 또는 플루토이드로 부른다. 태양 주위를 돌고 있는 나머지 천체를 태양계 소천체로 부른다.
행성과학자들은 태양계 전역에서 발견되는 다양한 종류의 물질을 가스(기체), 얼음, 암석 등의 용어로 표현한다. ‘암석’은 원시 행성계 성운 내 거의 모든 상황에서 고체로 남아 있을 수 있는, 녹는점이 높은 혼합물을 말한다. 암석 물질은 보편적으로 규소와, 철이나 니켈과 같은 금속을 포함한다. 암석 물질은 내행성 지대에 흔하게 존재하며, 암석 행성과 소행성의 몸체를 구성하는 주요 물질이 된다. ‘가스’는 분자 수소, 헬륨, 네온 등 녹는점이 극도로 낮으며, 높은 증기압을 갖는 물질을 말한다. 이들은 성운 내에서 언제나 기체 상태를 유지한다. 가스 물질은 목성과 토성 등 ‘중간 지대’를 돌고 있는 행성의 대부분을 구성한다. ‘얼음’은 물, 메탄, 암모니아, 황화 수소, 이산화 탄소와 같은 물질로서, 녹는점은 수백 켈빈 정도이며, 환경상 압력과 온도에 따라 그 형태를 달리하는 물질이다. 이들 물질은 태양계 내에 얼음, 액체, 기체 등의 다양한 상태로 존재하고 있다. 성운 내에서는 고체 또는 기체 상태로 존재한다. 얼음 물질은 가스 행성의 위성 몸체 대부분, 천왕성과 해왕성(일명 ‘얼음 가스행성’)의 내부 구성물 대부분, 해왕성 궤도 너머 수많은 작은 천체의 몸체 대부분을 구성하는 것으로 여겨진다. 가스와 얼음을 ‘휘발성 물질’로도 부른다.
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.
격변설
첫째, 우주진으로 인한 멸종의 가능성을 생각해 볼 수 있다. 우리는 흔히 우주 공간을 진공으로 생각하지만 우주는 밀도가 낮기는 하지만 기체나 먼지, 폭발한 별들이나 우주 형성 이래 남은 잔해 등으로 가득 차 있다. 우주진이나 기체의 밀도가 높은 곳을 우리는 성운이라 부른다. 이러한 우주진들은 우리 은하의 나선형팔들 사이에도 널리 분포되어 있다. 만일 우리 지구가 이러한 성운들 사이를 통과하게 된다면 지구 생명체들에게는 격변적 변화가 일어날 것이다. 지구 대기 중의 먼지 밀도가 높아져서 태양으로부터 빛이나 열이 차단될 정도가 되면 빙하기가 시작될 것이다.
앙투안 라부아지에
1775년 5월 26일 라부아지에는 공기의 성분 중 특정 성분이 생물의 호흡과 관련되어있다는 사실을 발견하고 이를 '생명의 공기'라고 이름을 붙였다. (사실 이 공기는 산소로, 셸레와 프리스틀리에 의해서 이미 발견되어있었다.) 1777년에 제출한 논문인 "Mémoire sur la combustion en général"에서 라부아지에는 모든 산은 공기 내의 특정 성분에 의해서 생성된다고 주장하였고, 이를 principe oxygine이라고 명명하였다. 이는 그리스어로 '산을 생성하는 것'이라는 뜻으로, 산소의 어원이 되었다. (principe oxygine 역시 산소와 같은 물질이나 라부아지에는 처음에 이를 알지 못하였다.) 추가적인 연구를 통해서 라부아지에는 설탕과 principe oxygine이 반응하면 옥살산이 생성되는 등 여러 물질과 반응하여 산을 생성한다는 사실을 알게 되었다. 현대의 시각으로 보았을 때 이 이론은 염화 수소 등 산소를 포함하지 않은 산에 관해서는 들어맞지 않으나, 산소산을 설명하기 적합하다.
온실 기체
많은 물리적·화학적 반응요소에 대한 영향을 고려하더라도, 대기의 주요 구성성분인 질소와 산소, 아르곤은 온실기체가 아니다. 산소와 질소는 안정한 이원자 분자이고 아르곤은 안정한 단원자 분자이기 때문에 태양복사파장과 만나게 되었을 때 정전기적 전하를 띄지 않고, 전반적으로 복사에 의한 영향을 받지 않는다. 그 결과 이들 기체는 온실효과에 영향을 미치지 않고, 이로 인하여 온실기체에 포함되지 않는다.
진공
르네 데카르트는 블레즈 파스칼에게 기압계를 산 위에 가져가보라고 조언을 해준 적이 있다. 하지만 데카르트는 토리첼리의 수은 기둥 실험에서 수은 위의 빈 공간이 진공이라는 생각을 받아들이지 않았다. 그가 가지고 있던 생각의 주는 공간 사이엔 진공 상태가 되려고 하는 것을 방해하는 다른 미세한 성분들이 존재한다는 것이었다. 실제로 파스칼을 대신하여 파스칼의 처남이 기압계를 들고 산을 올라가보았고, 점점 올라갈 수록 대기가 엷어져서 점점 진공이 되간다고 결론을 내렸다. 이에 반해, 데카르트는 그 미세한 성분들이 대기 너머에 까지 우주 전체에 골고루 존재하기 때문에 이 세상에 어디에서도 진공은 찾을 수 없다고 주장했다. 데카르트는 자신의 주장으로 보편 유체라는 미세한 입자들이 우주 전체에 퍼져있고 우주 속에서 행성들이 보편 유체의 소용돌이에 의해서 다른 곳으로 운반 즉 움직인다는 소용돌이이론을 제시한다. 지구를 포함한 여러 행성들이 움직일 수 있는 것은 지구를 중심으로 감싸고 있는 유체들의 소용돌이라고 설명하였다. 데카르트는 이러한 이론을 제시할 정도로 진공의 개념을 혐오했다고 볼 수 있다.
1654년, 오토 폰 게리케는 첫 진공펌프를 발명했다. 그리고 그는 마그데부르크 반구에 대한 실험을 했다.
이 실험은 게리케가 기압에 의한 힘이 얼마나 큰지를 많은 사람들 앞에서 증명해준 실험이었다.
블레즈 파스칼은 파스칼 법칙으로 유명한데 그는 파스칼 법칙을 해석하면서 진공에 의해 작용되는 압력은 0이라고 주장하였다.
하위헌스는 파동 이론으로 많이 알려져 있지만, 그는 진공 연구에 있어서도 많은 진전을 일궈내었다. 그는 최초로 현실적인 보급가능한 진공펌프를 개발하는데 성공한다.
로버트 보일은 이 디자인을 발전시켜 연구했다. 그 뒤 1850년까지 부분 진공에 대한 연구가 진전이 없다가 그 이후 도플러가 도플러 펌프를 발명하고, 하인리히 게이슬러가 수은 펌프를 1855년에 발명했다. 이는 10 Pa에 해당하는 부분 진공을 가졌다. 그 후에 그전까지는 대기상에서 진행되었던 전기실험들을 진공 상태에서 행할 수 있게 되었고, 이는 이후에 오는 과학 혁명에 큰 기여를 했다.
우주망원경
지구는 대기층에 둘러싸여 있으며, 빛이 외계로부터 지구로 도달하려면 지표면에 닿기 전에 대기층을 지나야 한다. 이때 대기층에 존재하는 기체들이 지구상에 존재하는 생명체에게 치명적인 X-선, 감마선, 자외선 등을 우주로부터 흡수하기 때문에, 단지 가시광선과 전파만이 대기를 투과해서 지상에 도달하게 된다. 이 덕분에 우리는 지구상에서 안전하게 살 수 있지만, 천체로부터 오는 빛 중 가시광선과 전파 영역을 제외한 다른 파장의 빛은 모두 대기에 의해서 차단 또는 흡수되어 관측할 수 없기 때문에, 지상에서의 관측만으로는 우주에 대한 모든 정보를 얻기가 어렵다. 또한, 대기가 흔들리는 현상 때문에 천체의 상이 원래보다 더 커지고 덜 선명하게 된다. 이런 문제점들을 극복하기 위해서 지구 대기권 밖 우주공간에서 관측을 수행함으로써 지구 대기 요동에 의한 화상 질 저하를 피할 수 있고, 지구 대기로 인한 관측 파장의 제한을 받지 않는다는 장점을 가지고 있다. 하지만, 지구상에 건설된 지상 망원경에 비해, 대개의 경우 최초 발사 후에 추가적인 정비와 업그레이드가 불가능하므로, 지상 망원경에 비해서 가동 기간이 짧다는 단점이 있다.
태양계
태양은 빛과 함께 대전된 입자, 즉 플라스마의 지속적인 흐름인 태양풍을 발산한다. 이 입자의 흐름은 시속 150만 킬로미터의 속도로 퍼져나가, 희박한 태양권을 만드는 데 최소한 100 AU까지 퍼져나간다(태양권 계면 문단을 참조). 이것이 행성간 매질이다. 태양 표면에서 일어나는 태양 플레어나 코로나 질량 방출과 같은 지자기 폭풍은 태양권을 어지럽히고 우주 기후를 만들어 낸다. 태양권 내에서 가장 거대한 구조물은 태양의 회전 자기장으로 인해 행성간 매질에 생성되는 나선형의 태양권 전류편이다.
지구 자기장은 태양풍이 지구의 대기를 벗기는 것을 막아 준다. 금성과 화성은 자기장을 가지고 있지 않기 때문에 태양풍이 대기를 우주 공간으로 차츰 새어 나가게 하고 있다. 태양풍과 지구 자기장의 상호 작용은 대전된 입자를 지구의 초고층 대기에 직각으로 흐르게 하는데, 이 상호 작용으로 자기극 근처에서 오로라가 만들어진다.
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.
금성의 대기
금성 대기의 대부분은 이산화탄소로 구성되어 있다. 이산화탄소는 온실효과를 일으켜 금성 표면의 온도를 높게 유지한다. 금성은 지상의 기압이 아주 높고 온도도 평균 약 섭씨500도가 되기 때문에 금성으로 간 탐사기들이 대부분 지상까지 가지 못 하거나 도착한 후 1시간 정도밖에 연락을 할 수가 없었다. 하지만, 금성의 대기는 고도 약50 - 65km에서는 기압과 온도가 지구와 거의 같으며, 이는 태양계에서 지구와 가장 비슷한 환경이라 할 수 있다. 금성에서 사람이 숨쉬는 공기 (21% 산소, 78% 질소)가 지구에 있는 헬륨처럼 자연스럽게 올라가기 때문에, 풍선 같은 모습의 탐사기를 만들어서 사람을 금성으로 보내자는 제안이 있었다.
아낙시만드로스
그렇다면 왜 하필이면 불의 바퀴일까? 여기에는 당시 그리스 물리학의 기본이 되던 원리가 개입되어 있다. 바로 “가벼운 것은 위로, 무거운 것은 아래로”라는 원리인데, 아낙시만드로스는 흙이 4개 원소(불, 공기, 물, 흙) 중 흙이 가장 무겁고, 불이 가장 가볍다고 생각하였다. 그래서 가장 무거운 흙이 우주의 중심이 되는 땅을 이루고, 가장 가벼운 불이 천체를 이룬다고 본 것이다.
근대 화학의 성립
18세기에 이르러서 공기에 대한 탐구가 본격적으로 이루어지게 되었다. 이로부터 고유한 성질을 나타내는 여러 종류의 공기가 있다는 사실이 밝혀졌다. 이산화탄소, 질소, 수소, 산소와 같은 기체들이 이 당시에 규명된 것들이다.
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.
세계 일주
공로에서의 세계 일주에 즈음해서는, 세계의 대기 순환 패턴, 특히 제트 기류를 고려하게 된다. 제트 기류는 적도를 넘는 것이 없고, 각각 북반구·남반구 안에서 순환하고 있다. 그 때문에, 공로에서의 세계 일주는, 적도를 넘는 것이나, 대척지를 지나는 것으로 한 조건은 설정되지 않는다. 예를 들어 스티브 포셋트의 열기구로의 세계 일주는, 남반구 안에서 완결했다.
항공우주공학
유체역학은 물체 주변의 유체의 흐름을 연구하는 학문이다. 항공우주공학에서는 이 용어가 특히 날개 주변의 공기 흐름이나 풍동 내부의 공기 흐름을 다루는 공기역학을 지칭하기도 한다.
증발하는 기체 구상체
증발하는 기체 구상체(evaporating gas globule; EGG)란 외우주의 수소기체 영역의 일종으로, 다른 기체를 가려서 전리자외선으로부터 보호한다. 그 크기는 약 100 AU 에 달한다. 기체밀도가 높은 영역이 EGG에 의해 보호되면, 별의 탄생이 일어나기 쉬워질 수 있다. EGG는 허블우주망원경이 1995년에 촬영한 사진에서 처음 결정적으로 판독되었다.
대기
지구 대기의 역할은 생명체에 산소 공급, 온실 효과를 통한 지구 보온, 태양(Sun)으로부터 오는 자외선 차단, 저위도의 에너지를 고위도로 운반, 운석으로부터 지구 보호 등 이기.
고래자리 타우
타우 주변에는 지구의 카이퍼 대 질량의 10배에 이르는 먼지 원반이 있다. 만약 타우 주변을 도는 지구형 행성이 있다면, 행성이 먼지 원반의 물질과 충돌할 확률은 태양계에 비해 훨씬 높다. 덧붙여 타우에는 우리 태양계의 목성처럼 내행성 궤도로 향할 소행성들을 붙잡을 질량 큰 행성이 없다. 이는 타우 주변을 도는 지구형 행성이 있다고 하더라도, 생명체가 안정되게 진화할 시간을 확보하기 힘들다는 뜻이다. 그러나 이러한 점을 빼면 타우는 '유사 태양' 중 하나로, 자식 행성들에 생명체가 자라날 환경을 마련해줄 수 있다. 이 별은 SETI 계획에서 지목한, 생명체가 있는 행성을 거느릴 만한 유력한 존재로 지목되어 왔다.
항공기
공기의 작용을 이용하는 데 크게 나누어 두 가지 방법이 있다. 그 하나로서 자루(袋) 속에 공기보다도 더 가벼운 가스, 즉 수소라든가 헬륨 따위를 채워서 그 정적 부력(靜的浮力, 아르키메데스의 원리)을 이용하여 나는 방법이며, 기구·비행선 등 경항공기가 이에 속한다. 기구(氣球)는 자신이 추진 장치를 갖추고 있지 않으므로 바람의 흐름에 따라 날 수밖에 없으나, 비행선은 엔진과 프로펠러를 조립한 추진 장치를 가지고 있어 자유로이 날 수가 있다. 이 때문에 기구의 가스자루는 구형(球形)이지만, 비행선은 날 때 공기저항을 적게 하기 위해 유선형(流線形)으로 되어 있다.
자기권
자기권(磁氣圈, Magnetosphere)은 천체의 자기장에 의해 제어되는 하전입자들이 있는 천문학적 천체 근처 공간의 영역이다. 천체의 표면근처에서, 자기장선은 자기쌍극자와 비슷하다. 표면으로부터 멀리에있는, 자기장선은 플라즈마에서 흐르는 전류에 의해 상당히 왜곡된다.(e.q. 이온권 또는 태양풍) 지구에 대해서 말할 때, 자기권은 일반적으로 이온권의 외각층을 나타나는데 사용되고, 그러나 일부 소스들은 이온권과 자기권이 분리되도록 고려한다.
가이아 이론
가이아(Gaia)란 고대 그리스인들이 대지의 여신을 부른 이름으로서, 지구를 은유적으로 나타낸 말이다. 이것에 착안해서 러브록은 지구와 지구에 살고 있는 생물, 대기권, 대양, 토양까지를 포함하는 신성하고 지성적인 즉, 능동적이고 살아 있는 지구를 가리키는 존재로 가이아를 사용했다. 가이아 이론은 지구를 단순히 기체에 둘러싸인 암석덩이로 생명체를 지탱해주기만 하는 것이 아니라 생물과 무생물이 상호작용하면서 스스로 진화하고 변화해 나가는 하나의 생명체이자 유기체임을 강조한다.
기관계
기관계(器官系, organ system)는 생물학에서 특정 작업을 위해 함께 일하는 기관들을 하나로 묶은 것을 말한다. 순환계통, 호흡계통, 신경계통 등을 예로 들 수 있다. 기관계가 모여 유기체(또는 인체)를 이룬다.
에드먼드 핼리
1692년, 핼리는 지구가 800 km 두께의 껍질, 두 개의 내부 껍질과 가장 안쪽의 핵으로 이루어진 텅 빈 구조라는 아이디어를 제시하였다. 그는 대기가 이 껍질들을 분리시키고, 각각의 껍질들이 각자의 자극을 갖고 있으며, 각각의 구가 서로 다른 속도로 회전하고 있다고 주장하였다. 핼리는 이례적인 나침반 자료를 설명하기 위해 이 도식을 제안하였다. 그는 각각의 안쪽 영역이 대기를 갖고 있으며 빛을 낸다고 예상하였고, 탈출한 가스들이 북극광을 일으킨다고 추측하였다.
토성의 고리
카시니 우주 탐사선의 데이터는 토성의 고리 무리가 스스로 행성의 독립적인 대기임을 시사한다. 대기는 태양으로부터 오는 자외선이 고리 내의 얼음과 상호작용할 때 만들어지는 산소 분자(O) 기체로 구성되어 있다. 얼음 파편의 물분자와 자외선에 의한 화학적인 반응은 여러가지 중에서 O를 형성하고 방출한다. 이 대기 모형에 따르면, 수소 분자(H) 또한 존재한다. O와 H로 구성된 대기는 굉장히 희박하다. 이것이 어떻게든 고리에 응결된다면, 대기는 원자 하나의 두께가 될 것이다. 고리는 또한 희박한 수산화물(OH) 대기와의 유사성을 지니고 있다. O와 같이, 이 대기는 물분자의 분해에 의해 만들어지는데, 이 경우에서의 분해는 토성의 위성 엔셀라두스에서 방출된 물분자에 퍼부어지는 고에너지 이온에 의해 이루어지는 것이다. 극단적으로 희박하더라도, 이 대기는 허블 우주 망원경을 통해 지구에서 관측될 수 있다.
확산
물 속에 분홍색 잉크가 확산했을 때 그 액체의 어느 부분을 떠 보아도, 아무리 소량을 떠 보더라도 핑크빛으로 변해 있다는 점에서 잉크는 물 속의 구석구석까지 번져갔음을 알 수 있다. 기체는 액체보다도 더 빠른 확산 현상이 일어난다. 예를 들면, 산소만 넣은 용기와 질소만 넣은 용기를 접촉시켜서 경계의 막을 떼어내면 양자는 서로 섞인다. 공기는 산소와 질소의 혼합물이다.
하늘
하늘은 종종 사람이 땅에서 위로 올려다볼 때 보이는 곳으로 정의된다. 비록 거의 모든 사람들이 하늘을 봐 왔지만, 하늘은 정확하게 정의되기 어렵다. '하늘'의 개념은 지구의 땅 위에서 적용되기 때문에, 지평선 위의 대기, 또는 행성과 행성 위에 붙어있는 물체들의 보이는 표면 위쪽을 의미하는 것으로 일반화될 수 있다. 하늘은 행성의 표면에서 위로 볼 때도 보인다 (다른 천체들의 하늘을 보라). 하늘은 또한 가끔은 행성의 대기의 더 짙은 기체 영역으로 정의되기도 한다.
기단
기단(氣團)은 대략적으로 넓은 지역에 퍼져 있는 비슷한 성질의 공기의 덩이를 말한다. 기단은 형성된 지역에 따라 성질이 달라지게 된다.
바다
바다 또는 해양()은 지구 표면에서 전체 또는 일부가 육지로 둘러싸인 거대한 소금물이다. 얼어붙은 바다는 유빙(流氷)이라고 부른다. 일반적으로 대양과 연결된 넓은 해역을 의미하며, 카스피해나 사해처럼 육지에 둘러싸인 경우도 바다로 분류하기도 한다. 그 나라가 영유하고 있는 바다는 영해라고 부른다.
기체
기체를 밀폐한 진공 용기 속에 넣으면, 즉시 퍼져서 전체를 고르게 채운다. 이것은 기체 분자가 제각기 비교적 자유롭게 운동한다고 생각하면, 쉽게 이해가 간다. 브롬의 증기는 공기보다 무거우나, 브롬이 들어 있는 병의 마개를 빼면 병 입구에서 적갈색 증기가 흘러나온다. 또 공기보다 무거운 염화수소가 들어 있는 용기 위에 공기보다 가벼운 암모니아가 들어 있는 용기를 얹고, 그 사이에 둔 경계판을 빼내면, 양자가 서로 섞여서 반응하여 염화암모늄이 된다. 이와 같이 기체가 퍼져 나가는 현상을 확산이라고 하는데, 확산하는 속도는 분자의 질량이 작을수록, 또 온도가 높을수록 커진다. 기체의 경우만큼 빠르지는 않으나 확산은 액체에서도 볼 수 있으며, 또 극히 느리기는 하지만 고체에서 일어나기도 한다.
기온
기온(氣溫)은 공기의 온도를 말한다. 국제적 기준으로는 지상으로부터 1.25m에서 2m 사이에 있는 공기의 온도를 말하며, 대한민국에서는 지상으로부터 1.5m에서의 공기의 온도를 말한다.
온실 기체
기후 변화는 지구의 세계적 규모의 기후 또는 지역적 기후의 시간에 따른 변화를 말한다. 기후변화는 지구 내부의 작용이나 외부의 힘(예를 들면, 태양 복사의 변화)에 의한 것일 수도 있고, 인간의 활동에 의한 것일 수도 있다. 근래의 연구에 따르면, 온실 기체로 인한 복사 강제가 기후변화의 주요 원인이 된다. 온실효과로 인하여 지구표면의 온도는 상승하였다. 이러한 기온 상승은 북반구 고위도로 갈수록 더 크게 나타나고 있다. 또한 해양보다는 육지가 더 빠른 온도 상승을 나타낸다.
생물지구화학적 순환
생물지구화학적 순환(生物地球化學的循環)은 생태학과 지구 과학 분야에서 화학 원소나 분자가 지구의 생물권과 비생물권 (암권, 대기권, 수권)을 통해 움직이는 현상을 가리킨다. 영양의 순환이라 부르기도 한다. 원소는 재순환하지만 원소가 오랜 시간 동안 쌓이거나 (물이 바다나 호수에 모이는 것처럼) 한곳에 모여 있기도 한다. 이를테면 물은 늘 물의 순환을 통하여 순환한다. 물은 증발, 응축, 강수라는 과정을 거쳐 깨끗한 물이 되어 지구로 되돌아온다. 화학 원소, 화합물 등의 형태로 된 물질은 하나의 유기체에서 다른 유기체로 옮겨다니고 생물권의 일부에서 다른 곳으로 옮겨다니는데 이 모든 과정은 생물지구화학적 순환을 통하여 이루어진다.
지권
지구의 최고 밀도 부분을 기준으로 구분한다. 대개 바위와 표토로 구성된다. 용어는 아리스토텔레스의 기후학에서 비롯된 네 가지 상태를 나타낸다. 고체 (지구), 액체 (물), 기체(공기)와 플라즈마 (불)에 적용된다. 지권은 연약권, 암권, 수권(hydrosphere), 대기, 전리층 또는 플라즈마권을 포함한다. 고밀도의 지권은 역시 지각, 맨틀, 핵으로 나뉜다. 외핵은 액체로서 특이한 존재이며 지구 내부의 일부분이다.
난쟁이 가스행성
난쟁이 가스행성(gas dwarf)은 암석 핵을 수소, 헬륨 및 기타 휘발성 물질이 두껍게 둘러싸고 있는 가스행성이다. 반지름은 지구의 1.7 ~ 3.9배 사이이다.(1.7–3.9 "R"). 이 단어는 항성 가까이를 돌고 있는 외계 행성들을 중원소함량에 기준하여 3단 분류한 체계에서 처음 쓴 용어이다. 참고로 지구질량 3.9배 위로는 얼음 가스행성이나 거대 가스행성으로, 지구질량 1.7배 아래로는 지구와 같은 암석 행성으로 분류한다. 태양계에는 난쟁이 가스행성이 없지만 외계 행성계에는 흔히 존재한다.
항공우주
항공우주(航空宇宙, )는 지구의 대기와 이를 둘러싸고 있는 우주를 이룬다. 일반적으로 이 용어는 대기와 우주를 통해 움직이는 차량을 연구하고 설계하고 제조하고 운영하고 관리하는 것을 가리키는 데 쓰인다. 항공우주는 상업적, 산업적, 군사적 목적 등으로 그 분야가 매우 다양하다.
항공기
공기보다 무거운 항공기
루이지 꼴라니
"지구는 둥글다. 원래 모든 천체는 둥글다. 천체는 원이나 타원 운동을 한다. 이와 같은 상호간 공전하는 원구의 모델은 똑같은 방법으로 미시 세계에서도 적용된다. 심지어 우리는 에로티시즘과 관련된 생물 세계에서도 이런 것을 볼 수 있다. 왜 우리는 모든것을 각지게 만들려는 사람을 계도해야 하는가? 나는 갈릴레오 갈릴레이의 철학을 실천하는 것이 목표다. 나의 세계는 둥글다"
호흡계통
호흡시에 가스 교환을 하는 데는 물이 필요하다. 아가미 등의 호흡 기관은 직접 물과 접하고 있고, 공기 호흡을 하는 동물의 호흡 기관도 직접 가스 교환을 하는 부분은 얇은 물의 층에 덮여 있다 예를 들면, 개구리의 피부는 축축하기 때문에 피부 호흡이 이루어진다. 한편, 뱀이나 도마뱀의 피부는 건조하여 피부를 통한 가스 교환이 거의 불가능하나, 허파의 내면은 점막으로 되어 언제나 물의 막으로 덮여 있기 때문에 호흡을 하는 데 지장이 없다. 이 사실은 외계의 산소는 일단 물에 녹은 뒤 체내로 받아들여진다는 것을 말해주고 있다. 산소 소비량이 그다지 많지 않은 하등 동물을 제외하고는, 대부분 동물의 호흡 기관은 산소가 접하는 표면적이 넓어지도록 복잡하게 발달되었고, 보다 능률적으로 산소를 운반할 수 있도록 혈액이나 순환계와 결합하여 발달해 왔다.
의산문답
사람과 사물의 근본을 묻는 허자의 질문에, 실옹은 생명의 근본은 천지라고 하면서 천지의 모습을 설명한다. 실옹이 생각하는 천지의 모습은 다음과 같다.
하늘은 텅 비어 기(氣)로 가득 차 있으며, 지구, 달, 해, 별은 그 기운이 모여서 만들어진 형체이다. 지구의 형체는 원형이며, 공중에서 쉬지 않고 돌면서 떠 있다고 하자 허자는 '옛 사람들이 하늘은 둥글고 땅은 네모지다고 했다'고 반문한다. 이에 실옹은 월식 때 달에 비친 지구의 그림자가 둥글다는 점, 높은 곳에 올라가도 먼 곳을 볼 수 없는 점 등을 들어 지구가 둥근 모양이고, 지구 밖에서 보면 위와 아래, 동서남북의 개념이 없으므로 지구가 아래로 떨어지지 않는 것은 이상할 것이 없다고 말한다. 지구가 돌 때 지구 표면의 사람이나 사물이 넘어지지 않는 이유를 묻는 허자의 질문에는 지구의 몸체를 둘러싸는 두꺼운 기운이 지구와 같이 화전하므로 '맷돌에 붙은 개미'와 같이 회전을 느낄 수 없다고 설명하고, 공자와 같은 고대의 성인(聖人)이 땅은 움직이지 않는다고 말한 것은 어리석은 일반 사람들을 쉽게 이해시키기 위함이라고 덧붙인다. 지구에서 보기에 가까워 보이는 저 하늘의 별들은 실제로 몇 천, 만, 억의 거리에 떨어져 있는지 알 수 없다고 말하고, 별들의 수는 무궁무진하며 하늘의 둘레는 한량없이 멀다고 설명한다. 즉 하늘만 회전하는 것은 이치에 맞지 않고, 즉 지구가 회전한다는 것이다.
역외춘추론은 중국이 세계의 중심이라는 중화사상을 비판하는 주장으로, 춘추를 집필한 공자가 중국이 아니라 변방 오랑캐에서 나왔다면 역외춘추가 나왔을 것이라는 가설이다. 논어 자공편 '공자가 구이에서 살고싶어하다.' 라는 구절을 근거로한다.
화성의 대기
화성의 대기는 태양계의 4번째 행성인 화성을 둘러싸고 있는 기체층을 의미하며 대부분이 이산화 탄소로 구성되어 있다. 평균 기압은 약 600 파스칼로 지구의 해수면 평균 기압인 101.3 킬로파스칼의 0.6 % 정도이며, 규모고도는 약 11 km 정도이다. 이때, 화성의 대기 질량은 25 테라톤(25×10톤)으로 규모고도가 약 8.5 km인 지구의 대기 질량인 5148 테라톤(5148×10톤)의 0.005 % 밖에 되지 않는다. 화성의 기압은 고도에 따라 큰 차이를 보이는데, 화성에서 가장 높은 지역인 올림푸스 산의 최고봉에서는 약 30 파스칼 정도고 가장 낮은 지역인 헬라스 분지에서는 1,155 파스칼 정도로 어디서든지 화성의 기압은 암스트롱 한계보다 훨씬 낮아서 인간이 화성의 대기에 맨몸으로 노출된다면 위험해질 수 있다.
지구
지구(地球, Earth)는 태양으로부터 세 번째 행성이며, 엷은 대기층으로 둘러싸여 있고, 지구형 행성 가운데 가장 크다. 지구는 45억 6700만 년 전 형성되었으며, 지구와 행성 테이아의 격렬한 충돌로 생성된 달을 위성으로 두고 있다. 지구 의미하는 기호의 두 선분은 자오선과 적도다. 태양에서 지구까지 거리는 약 1억 5000만 킬로미터(1천문단위)이다. 지구는 완전한 구(球)가 아닌 회전타원체에 가깝다. 적도는 반지름이 약 6378킬로미터, 극(極)반지름은 약 6357킬로미터이다. 그 차가 약 20킬로미터이므로 편평도(偏平度)는 매우 낮다. 우리가 흔히 몸무게라고 하면 사람이 지구에서 잰 몸무게를 나타낸다.
에어 서큘레이터
에어 서큘레이터(air circulator) 또는 공기 순환기(空氣循環機)는 쾌적한 환경을 위하여 공기를 순환시켜 주는 기기이다. 간단히 서큘레이터라고도 한다. 원리는 모터에 달린 날개로 바람을 만드는 작용을 하는 날개형 선풍기과 동일하지만, 에어 서큘레이터는 회전 기능을 제공하지 않는 경우가 많지만 품질이 떨어지는 것은 아니며 오히려 직선형 바람을 먼 곳까지 내뿜으로써 실내 곳곳의 공기를 균등하게 만들어준다. 차가운 공기를 위로, 따듯한 공기는 아래로 순환시킬 수 있다는 장점 덕분에 에어컨과 함께 가동하면 전기료를 낮출 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
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.
오존층
오존층(Ozone layer)은 지구, 화성, 금성 따위의 행성 대기권에서 관찰되는 공기층으로 상대적으로 높은 함량의 오존을 포함한다. 지구에서, 이 공기층은 단파 자외선을 흡수하는 성질이 있어 실질적으로 지표에 도달하는 자외선량이 급감하여, 그 결과 육상생물이 출현하는 계기가 되었다. 오존층은 프랑스 물리학자 찰스 패브리와 헨리 뷔슨에 의해 1953년 발견되었다. 영국 기상학자 G.M.B.답슨이 자세히 관측하였다. 답슨은 땅에서 성층권 오존을 측정하기 위해 사용될 수 있는 단순한 분광 광도계(Spectrophotometer)를 개발하였다. 답슨은 1928년부터 1958년까지 오늘날까지 이어져온 세계적인 오존 관찰 체계를 구성하였다.
탄소의 순환
탄소의 순환은 지구의 화학적 진화와 열적 진화에 매우 중요한 역할을 한다. 탄소는 암권에 압도적으로 많이 존재하지만, 암권에 존재하는 탄소보다는 기권에 존재하는 탄소가 훨씬 더 중요한 의미를 가진다. 특히 지구 기후 변동과 관련하여 기권을 중심으로 한 탄소의 공급과 제거는 매우 중요한 현대 과학의 화두이다. 탄소는 기권에서 주로 이산화탄소의 형태로 존재한다. 이산화탄소는 탈탄소화 과정(decarbonation)에 이은 화산 분출, 유기 탄소의 융기, 화석 연료의 연소, 침식, 그리고 생명체의 호흡 등에 의해 기권으로 공급된다. 이 중에서 지질 시대 동안 가장 중요한 역할을 한 것은 화산 분출에 의한 이산화탄소의 발생이다.
플라스마
플라스마()는 물리학이나 화학 분야에서 디바이 차폐()를 만족하는 이온화된 기체를 말한다. 자유 전하로 인해 플라스마는 높은 전기전도도를 가지며, 전자기장에 대한 매우 큰 반응성을 갖는다. 우주에 존재하는 물질의 99%가 플라스마로 이루어져 있다. 물리적으로, 플라스마는 전기전도도를 가지는 전하를 띤 입자들의 집합체로, 외부 전자기장에 집합적으로 반응한다. 플라스마는 일반적으로 중성 기체와 같은 집합체 또는 이온 빔의 형태를 취하지만, 티끌을 포함하기도 하며, 이러한 플라스마를 티끌 플라스마()라 한다.
플라스마는 윌리엄 크룩스에 의해 1879년에 방전관에서 처음으로 확인되었고, 당시 그는 이것을 발광물질이라고 칭했다. 영국의 물리학자 조지프 존 톰슨은 1897년에 크룩스 관()으로 음극선에 대하여 연구하였고, 1928년 어빙 랭뮤어는 "플라스마"라는 용어를 최초로 다음과 같이 정의하였다.
모든 이온화된 기체를 플라스마라고 하지는 않는다. 이온화 된 기체 중 "집단적인 움직임"을 보이는 극성과 비극성 입자들로 이루어진 "준중성(Quasi neutrality)"의 기체이다. "준중성"이란 용어는 디바이 차폐와 연관
혜성
그러나 혜성의 존재가 과학적으로 밝혀진 뒤에도 공포는 사라지지 않았다. 1910년 세계에는 때아닌 종말론에 휩싸였다. 당시 언론들은 종말론에 대한 기사들을 마구잡이로 쏟아냈는데 이는 혜성이 지구와 근접한다는 근거에 의한 것들이었다. 방독면과 독가스 해독약이 불티나게 팔렸으며, 비상시에 마실 공기를 미리 채워놓기 위해 자전거 튜브를 사재기하는 일대 소동이 벌어지기도 했다. 심지어 지구 종말의 공포를 견디지 못해 자살하는 사람들까지 있었는데, 이렇게 전 세계를 공황상태로 몰아넣은 주인공은 바로 그해 5월 지구에 모습을 드러낸 핼리혜성이었다. 당시 지구 종말론의 근거는 핼리혜성의 꼬리였다. 1910년 지구는 핼리혜성의 꼬리 부분에 분포된 가스 속에 파묻히게 됐는데 프랑스의 천문학자 '까미오 프라마리오'는 핼리혜성의 꼬리 부분에 청산가리의 원료인 '시안'이 함유돼 있다고 발표한 것이다. 지구가 핼리혜성의 독가스 속으로 파묻히게 된다는 속설때문에 최후의 만찬을 위한 파티가 유행했으며, 약삭빠른 장사꾼들은 혜성 액땜 알약과 방독면을 팔았다. 그러나, 그해 5월 지구는 20일에 걸쳐 혜성의 꼬리 파묻혔으나 아무 일도 일어나지 않았다. 핼리혜성이 빚어낸 해프닝이었던 것이다. 그럼에도 불구하고 혜성이 지구에 근접할 경우 지구에 치명적인 영향을 미칠 수 있다는 주장은 종종 제기된다. 코넬대학교 천문학과 '제임스 맥케니'는 '행성X, 혜성 그리고 지구이 변화'라는 저서에서 '혜성이나 소행성이 지구에 충돌하지 않아도 지구에 막대한 재난을 불러올 수 있다'고 주장했다. 혜성이 지구를 스쳐지나가기만 해도 지진과 화산을 일으킬 수 있으며, 지축의 변동까지 일어날 수 있다는 것이다. '충돌의 세계'의 저자 '임마뉴엘 벨리코브스키'는 인간의 역사를 기록한 이래 지구는 꾸준히 혜성과의 충돌 위험을 겪었으며, 이로인해 지구의 지축이 변하면 기후 및 기상이 변할 수 있는데 바로 이것이 지구의 대격변이 일어나는 가장 큰 이유가 된다고 주장했다. 하지만 대부분의 과학자들은 혜성이 지구에 영향을 끼친다는 것은 기우에 불과하다고 주장한다. 충돌 가능성이 매우 낮으며 지구와 혜성은 아무런 상관이 없다는 것이다. 그러나 혜성이 지구에 미치는 영향과 상관 없이 혜성 자체에 대한 공포는 비극적인 결말을 낳았다. 1997년 신고를 받고 출동한 미국 캘리포니아 경찰은 주택 안에 나란히 누워 있는 39명의 시신을 발견한다. 모두 짙은색 바지에 운동화를 신고 있었으며 얼굴에 보자기가 씌워져 있었다. 이들은 외계 생명체 추종 단체인 천국의 문(Heaven's Gate) 회원들로 지구에 종말이 올 것이라는 믿음 때문에 자살을 감행한 것이다. 그들이 지구 종말의 원인으로 생각한 것은 '헤일-밥 혜성'이었다. 헤일-밥 혜성은 공전 주기가 약 3천년이며, 핼리혜성보다 약 100배 밝은 혜성으로 알려져 있다. 이 헤일-밥 혜성이 1997년 지구에 인접했을 때 무려 18개월동안 맨눈으로 관측할 수 있었는데 당시 신도들은 이 혜성이 지구와 충돌해 인류의 멸망을 가져올 것이라 믿었던 것이다. 현재까지 밝혀진 혜성은 약 1,600여개이며, 이중 궤도가 밝혀진 것은 600여개만이 궤도가 파악돼있다.
질소의 순환
질소의 순환은 질소가 다양한 화학 형태로 바뀌어가는 과정을 가리킨다. 이러한 변화는 생물학적인 과정과 비생물학적인 과정을 둘 다 거칠 수 있다. 질소의 순환은 질소고정, 광화작용, 질화작용, 탈질소 작용이라는 중요한 과정을 거듭한다. 지구 대기권 대부분(약 78%)이 질소이다. 대기의 질소는 생물학적 이용에는 사용할 수 없지만 이용가능한 질소의 부족분을 다양한 형태의 생태계로 이끌어낸다. 질소의 순환은 생태학자에게는 특히 관심을 끄는데 질소 이용 가능성은 일차 생산과 부패를 포함한 생태계 과정의 속도에 영향을 미치기 때문이다. 화석 연료 연소, 인공 질소 비료 사용, 폐수로의 질소 방출과 같은 인간 활동은 극적으로 지구 질소의 순환을 바꾸어 놓고 있다.
온실 기체
지구 대기에 가장 풍부한 온실기체로는 수증기, 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 오존, CFCs, HFCs, PFCs, SF6 등이 있다. 이 기체들을 지구에 도달하는 태양복사 에너지를 흡수거나 복사에너지에 영향을 미치는 요소들을 고려하여, 각 기체들이 온실기체로서 온실효과에 미칠 수 있는 영향을 퍼센트로 바꾸어 보면 다음과 같다.
공전
공전의 주체는 항성이나 행성, 위성에 국한되지 않고 티끌이나 가스 등인 경우도 많이 있다. 태양계의 경우 목성, 토성, 천왕성의 고리는 먼지나 얼음 등이 작은 입자 형태로 되어 있으며 이런 입자들이 행성 주위를 돌고 있는 것으로 생각된다. 블랙홀의 경우 빨려 들어가는 물질이 블랙홀 주위에 강착 원반을 형성하여 공전 운동을 하고 있다.
어스그레이징 유성
어스그레이징 유성(Earth-grazing fireball) 또는 어스그레이저(Earth-grazer)는 지구 대기권으로 접근했다 다시 우주로 떠나는 매우 밝은 유성을 만드는 유성체이다. 이 때 유성체가 지구 대기권을 통과하면서 폭발하거나 쪼개져 파편들이 지구로 낙하해 운석이 될 수도 있다. 이렇게 될 경우, 이 유성체들을 어스그레이징 유성집단(Meteor procession)이나 화구라고 부른다. 어스그레이징 유성의 가장 대표적인 예시로는 1972년 8월 10일 대화구와 1860년 7월 20일 대유성이 있다.
지구중심설
프톨레마이오스의 천동설에서는 우주의 중심에 지구가 있고, 태양을 비롯한 모든 천체는 약 하루에 걸쳐 지구 주위를 공전한다. 그러나 태양이나 행성의 공전속도는 각기 다르고, 그러한 이유로 시기에 따라 보이는 행성이 다르다. 천구는 딱딱한 구체이며, 이것이 지구와 태양, 행성을 포함한 모든 천체를 감싸고 있다. 항성은 천구에 붙어있거나 천구에 뚫린 미세한 구멍으로 천구 밖의 빛이 새어나와 보이는 것으로 여겨졌다. 행성과 항성은 신의 보이지 않는 힘에 의해 움직인다. 모든 변화는 지구와 달 사이에서만 일어나고, 더 멀리 있는 천체는 정기적인 운동을 반복할 뿐, 영원히 변화는 일어나지 않는다고 여겨졌다.
태양
태양(太陽)은 태양계 중심에 있으며 지구에서 가장 가까운 항성이다. 본래 한국어로 해라고 하며, 태양이란 한자어는 음양(陰陽: "물과 불", "그늘과 볕", "차가움과 뜨거움" 등)가운데 가장 큰(太) 양(陽)이라는 뜻이다. 지구를 비롯한 태양계 여러 행성과 소행성, 유성, 혜성 등의 천체가 태양을 중심으로 돌고 있다. 지구는 태양을 일정한 궤도로 공전하고 있으며, 그렇기 때문에 지구에서 바라보는 태양은 연중 일정한 궤도를 운행하는 것처럼 보인다. 이 궤도를 황도라 한다. 지구는 태양을 공전하는 것 외에도 스스로 24시간에 1회 서에서 동으로 자전하기 때문에, 지구 표면에서 관측자 눈에는 태양이 동쪽 지평선에서 떠올라 일정 시간 동안 하늘을 서쪽으로 횡단한 뒤 서쪽 지평선 아래로 지는 것처럼 보인다.
지구의 역사
지구에는 세 가지 종류의 대기가 있었다고 한다. 첫 번째 대기는 태양 성운에서 나온 수소, 헬륨 등의 가벼운 기체로 이루어졌으며, 태양풍과 지구의 열로 인해 대부분 날아가버렸다. 이후 지구는 다량의 휘발성 기체를 내뿜기 시작하였는데, 이로 인해 산소는 적지만 온실 가스가 풍부한 대기가 만들어졌다. 마지막으로 세 번째 대기는 28억년 전쯤 박테리아가 산소를 생산하면서 만들어졌으며, 산소가 풍부하였다.
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.
기후
기후는 대기 현상이 시간적 공간적으로 일반화된 것을 말한다. 즉 가장 출현 확률이 높은 대기의 종합상태 이다. 19세기에는 기후를 대기의 평균상태라 정의하고, 기후요소 관측값의 연, 월 평균값 등의 조합에 의하여 표현하였다. 그러나 장년평균값이라고 해도 반드시 그 곳의 최다빈도를 나타내지 않을 뿐만 아니라, 불규칙적인 현상의 설명이나 서인적 설명에도 불충분하다. 그래서 기후를 매일 매일의 대기의 종합 상태로 나타내 주는 날씨의 중복으로 받아들여 대기대순환이나 요란을 기초로 한 기단, 전선, 기압장, 일기도 등의 출현빈도 분포에 의하여 동적, 종관적으로 받아들이는 견해가 근년에 들어 많이 발달되고 있다.
거대 행성
목성의 대기에서 보이는 줄무늬는 적도와 평행하면서 행성을 둘러싸는 대("zone")와 띠("belt")라고 불리는 물질의 반대 순환류에 의한 것이다. 대는 밝은 줄무늬로, 대기에서 상대적으로 고도가 높은 곳에 있다. 이들은 내부의 상승 기류를 가지고 있는 고기압 영역이다. 띠는 어두운 줄무늬로, 대기에서 상대적으로 고도가 낮은 곳에 있으며, 내부의 하강 기류를 가진다. 이들은 저기압 영역이다. 이러한 구조는 지구 대기의 고기압 및 저기압 세포와 어느정도 유사하나, 국지 작은 기압 세포와 상반되는 행성 전체를 둘러싸는 위도 줄무늬로서 매우 다른 구조를 가지고 있다. 이는 행성의 빠른 자전과 근본적인 대칭으로 인한 결과로 보인다. 행성에는 국지적인 가열을 일으키는 바다나 육지가 없으며 자전 속도는 지구보다 훨씬 빠르다.
온실 기체
현대에 문제가 되고 있는 온실기체는 수증기와 같은 자연적인 온실 가스가 아니라 산업화로 비롯된 화석 연료의 과도한 사용으로 발생한 이산화탄소와 같이 인위적으로 발생한 온실기체이다. IPCC의 기후변화에 관한 2007년 보고서에 따르면 ‘인류 활동에 의한 세계적인 온실기체배출은 산업화 이후로 계속해서 증가해오고 있으며, 1970년과 2004년 사이에 70%나 증가했다.’고 한다. 온실기체의 성분 중 가장 중요하게 생각되는 것은 이산화탄소인데, 인위적으로 발생한 이산화탄소의 배출은 1970~2004년 사이에 80%나 증가했다.
토네이도
토네이도는 거의 연직(鉛直)인 축 주위에 격렬하게 회전하는 기둥 모양의 공기 소용돌이이다. 풍속은 태풍보다 강하여 순간 풍속이 150m/sec를 넘는 것도 있다. 기둥 모양의 소용돌이 바깥에서 빨려 들어온 공기는 기압이 급격히 낮아지기 때문에 단열 냉각에 의해 수증기가 응결하여 깔때기 모양의 구름이 생성된다. 매우 건조한 지역에 생기는 회오리의 경우에는 깔때기 구름이 생기지 않는 경우도 있다. 또한 깔때기구름이 짧아서 지면에 닿지 않는 경우도 있다.
원자 궤도
따라서, 태양 주위를 돌고있는 행성에 대한 보편적인 유추에도 불구하고, 전자는 단순히 고체 입자로 기술 될 수 없다. 또한, 원자 궤도는 일반 원자에서 행성의 타원형 경로와 거의 유사하지 않습니다. 보다 정확한 비유는 상대적으로 작은 행성 (원자 핵) 주위에 분포 된 크고 종종 이상한 모양의 "대기"(전자)의 비유가 될 수 있다. 원자 궤도는 단 하나의 전자가 원자에 존재할 때만이 "대기"의 모양을 정확히 묘사한다. 더 많은 전자가 하나의 원자에 존재하면 추가적인 전자는 핵 주위의 공간을보다 균일하게 채워서 결과적으로 집합 (때로는 원자의 "전자 구름"이라고도 함)이 일반적으로 구형의 확률 영역으로 향하게된다. 여기서 원자의 전자가 발견 될 것이다. 이것은 불확실성 원리 때문이다.
온실 효과
태양의 열은 지구에 들어오면 다시 나가는 것이다. 그 열은 지구 복사열이라 한다. 그러나 온실가스의 증가로 온실가스가 지구를 둘러싸게 되었다. 그 이유로 지구에 막이 생겼으며 태양의 열이 밖으로 나가지 못하게 되는 것이다.
지구음암화
지구음암화의 원인은 인간의 행동에서 발생되는 인위적인 에어로졸의 대기 중 배출이다. 공장의 매연이나 자동차의 배기가스, 화재에서 일어나는 연기 등 이른바 대기오염 물질로 에어로졸이 증가하고, 지구음암화가 진행되는 것이다. 또한, 기온 상승으로 극지와 고산지대에 존재하는 얼음이 녹아 지구의 물이 차지하는 면적이 늘어나게 되어 증발량이 늘고, 구름의 면적이 넓어져 음암화가 진행된다.
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.
최한기
그는 중국 한자로 번역된 중국의 서양 천문학, 지리학 서적 등을 입수, 탐독하고 지구가 둥글며 태양의 주위를 돈다고 주장하였다. 1857년 그가 지은 《지구전요》에서 그는 중국에 소개된 서양천문학, 지리학과 서양사정 등에 대하여 대략적으로 소개하였다. 홍대용이 지구가 태양을 돈다고 주장하였다가 터무늬없는 소리로 취급당한 이후 다시 지구가 태양 주변을 돈 다는 견해가 시중에 확산되었다. 그는 지구의 자전과 공전을 다시 주장했고, 세계 각국의 사정에 대한 것이 수록되어 있어 비교적 설득력을 얻게 되었다.
우주 마이크로파 배경
우주 마이크로파 배경이 뿜어져 나온 어떠한 ‘순간’을 생각해 볼 때, 우리가 현재 관측하고 있는 우주 마이크로파 배경이 과거에 방출되었던 우주의 ‘공간’들을 생각해 볼 수 있다. 우주 마이크로파 배경이 지구를 중심으로 한 구각 형태로 관측이 되므로, 이러한 우주 마이크로파 배경 방출 지점들도 우주에서 지구를 중심으로 한 거대한 구각을 이룬다. 이러한 구각을 최종 산란면이라고 부르며, 최종 산란면까지의 거리는
의 형태로 입자 지평선을 구함으로써 얻을 수 있다. 여기서 formula_15는 최종 산란이 일어난 시각, formula_16는 현재를 나타내며, formula_17는 어떠한 길이가 시간에 따라 상대적으로 변화하는 모습을 묘사하는 함수이다.
기체
기체는 어떤 모양의 그릇에도 들어가고, 또 그 그릇 안에서 확산하여 그릇 속을 가득 채운다. 또 기체는 고체나 액체에 비해서 대단히 가볍고, 압축하기도 쉽다. 이것은 고체나 액체의 입자가 거의 달라붙어 밀집해 있는 데 비해, 기체는 입자 사이의 거리가 매우 크기 때문이다. 기체를 이루고 있는 입자는 모두 분자이며, 항상 공간 속을 자유롭게 날아다니고 있다.
지구 온난화
자연적인 온실 가스 발생으로 인한 지구 온난화 효과로 평균 33°C가 유지되고 있다. 주요적인 온실 기체는 수증기이며 이는 온실 효과의 36–70%를 차지하고, 그 다음은 이산화탄소(CO)로 9–26%를 차지하고, 메테인(CH)은 4–9%이며 가장 낮은 온실 기체는 오존(O)으로 3–7%를 차지한다. 구름 또한 온실 기체와 유사한 영향을 가진다.
성간운
성간운(星間雲)은 우리 은하계 내나 은하계외 성운(소우주, 밖우주라고도 한다)에서 볼 수 있는 가스·플라스마·우주진의 모임을 통틀어서 말하는 것이다. 다른 뜻으로 말하면, 성간운과는 성간 영역에 있어 성간 물질의 밀도가 주위보다 높은 영역이다. 수소를 예로 들면, 구름의 농도·크기·온도 및 다른 천체로부터의 전자파등에 의해 성간운중의 수소는 중성(또는바닥상태)의 H I영역(원자구름), 이온상태 (또는들뜬상태)의 HII 영역(플라스마구름), 분자 상태(분자운)가 된다. 또 그 밀도의 차이에 의해 저밀도구름, 고밀도구름으로 나눌 수 있다.