신비한 솔리톤 파동의 실제 예를 살펴본다
■ 300년간 계속되어 온 소용돌이 - 목성의 대척점 <그림 : 대척점>
태양계에서 가장 거대한 행성이고, 태양계 각 운동량의 절반을 갖고 있는 목성은 우리에게 많은 연구 과제를 남겨주고 있다. 목성의 내부에는 목성 반지름의 1/5 정도 되고, 지구보다 3배정도 커 지구보다 13배나 무거운 고체 핵을 갖고 있으며, 그 위에 수소고체, 수소액체의 바다, 헬륨액체의 바다도 존재한다. 그리고 가장 꼭대기는 여러 가지 기체들로 이뤄진 짙은 대기로 이뤄져 있다.
목성의 대기에는 하나의 커다란 소용돌이인 대척점(Great Red Spot)이 존재하는데, 대척점은 목성 전체 크기의 1/5 정도의 크기이며 지구와 거의 비슷한 크기이다. 이 소용돌이는 1665년에 프랑스 천문학자 카시니가 발견했는데, 그 이후 오늘날까지 350여년을 유지하고 있다. 태양계에서는 가장 오랫동안 유지하고 있는 소용돌이라고 할 수 있다.
대척점은 그 자체로 지구의 태풍과 비슷하게 생각할 수 있는데, 지구의 태풍과 다른 점은 태풍은 저기압인데 비해서 대척점은 고기압이라는 점이다. 비록 그 존재가 350년간 유지되고 있지만 그 위치를 일정하게 유지하고 있다고 볼 수는 없다. 목성은 기체가 주성분인 행성으로 특정한 소용돌이를 한 곳에 잡아둘 가능성이 없기 때문이다.
반면 목성에는 백반(White spot)이라는 지구의 태풍과 비슷한 저기압형 소용돌이도 존재하는데 1940년부터 존재한다니 목성은 덩치만큼이나 소용돌이가 오래 지속되는 것 같다.
목성에 소용돌이가 계속 유지될 수 있는 이유는 목성의 내부에서 계속해서 에너지가 밖으로 방출되기 때문이다. 그 에너지의 근원이 무엇인지는 정확히 알지 못하지만, 관측의 결과는 햇빛으로부터 얻은 에너지보다 더 많은 양을 확실하게 방출한다는 것을 시사하고 있다. 그 이유는 중심 고체 핵에서의 방사성 물질이나 목성 자체의 중력수축에 의해서 일 가능성이 높다.
최근에는 목성의 내부에서 핵융합반응이 일어나고 있다는 논문이 제출됐던 적이 있었으므로, 과학이 더 발전하면 태양계를 1개의 별과 8개의 행성이 아니라 2개의 별과 7개의 행성으로 구성됐다고 부르는 날이 올지도 모른다. 목성 내부 온도의 추정치가 대략 2만도나 되기 때문이다.
■ 남극의 남극해류 - 지구의 한랭화의 주요 원인, 심해 저온수의 공급원
남극대륙은 얼음의 대륙이다. 엄청나게 무거운 얼음은 남극대륙을 내리누르고 있어서 남극대륙의 땅은 해수면보다 낮은 곳도 존재한다. 심할 때는 -80℃ 이하의 기온이 되기도 하는 등 빙하가 녹지 않기 때문이다. 하지만 아주 옛날에 공룡이 생존했을 때는 남극대륙이 춥기는 해도 지금처럼 춥지는 않아 여러 가지 생물화석이 발견된다고 한다.
그렇다면 왜 오늘날에는 남극대륙이 이처럼 추워졌을까? 그 이유는 적도 부근의 잉여 에너지가 남극대륙에 제대로 공급되지 않기 때문이다. 아주 오랫동안 남극대륙은 서서히 남극점으로 이동해갔고, 주변의 대륙으로부터 멀어져 갔다. 남극대륙의 주변 수백km 주변은 그래서 바다로 둘러싸여 있고, 남반구에 형성된 편서풍이 계속 한 방향으로 불어 남극 주변에는 계속 서쪽으로 해류가 흐른다.
이 해류는 태평양, 인도양, 대서양에 형성되어 있는 난류들이 남극대륙에 접근하는 것을 막는다. 따라서 남극대륙 주변에 남극해류가 형성된 이후부터 남극대륙에는 에너지가 공급되지 못했고, 남극에 온 눈은 계속 쌓이게 됐다.
눈이 쌓이자 햇빛의 반사율이 높아져 설상가상으로 더 추워져 지구 전체는 점점 추워졌다. 그리고 오늘날의 지구가 공룡시대보다 추워지게 된 것이다. 이처럼 바다에는 해류의 형태로 솔리톤이 형성되곤 한다.
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황춘성 5월의 작은 선인장블로그운영자 may@minicactus.com