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1 들어가기 전[편집]

지구과학을 단순한 암기 과목으로만 알고 있는 학생들이 많은데, 반은 맞고 반은 틀린 말이야. 시험 문제를 맞히기 위해서 암기가 필요한 것은 사실이지만, 암기의 바탕에는 반드시 지구과학에 대한 정확한 이해가 필요하거든. 지구과학은 바로 우리가 사는 행성인 푸른 별 지구와 그 주변의 우주에 대해 연구하는 학문이야. 이 문서를 읽고, 여러분이 살아가는 터전에 대해 올바르게 이해했으면 해.

2 지구과학의 성격[편집]

2.1 정의[편집]

서론에서 언급한 것처럼, 지구과학은 지구와 지구 주변의 우주에 대해 연구하는 학문이야.

2.2 특성[편집]

지층을 "관찰"하는 지질학자와 꼬마 지질학자. 관찰은 모형과 더불어 지구과학의 주된 연구방법이야!

관찰과 모형의 이용 : 지구과학의 대상은 너무나도 크기 때문에 실험실에 그 대상을 그대로 가져와서 실험을 할 수는 없겠지? 화산에 대해 알아보기 위해 화산을 실험실에 가져올 수 없는 것처럼 말이야. 그 대신에 화산에 직접 가서 화산활동을 관찰하거나, 실험실에서 화산 모형을 만들어서 추론하는 것이 가능해.
통합적 학문 : 지구과학에는 물리학, 화학, 생물학 등의 내용이 기본 베이스로 깔려 있어. 다만 이 문서는 제물포, 화포자, 생포자 여러분들도 지구과학을 쉽게 알 수 있도록 쉽게 쓰여 있으니 걱정할 필요 없어.
시공간적으로 광범위한 탐구 대상 : 지구과학의 탐구 대상은 시간적으로는 빅뱅이 일어난 137억 년 전부터 먼 미래까지, 그리고 공간적으로는 지구의 중심부터 우주의 끝까지로 무척 광범위해.

2.3 분야[편집]

지질학
땅에 대해서 연구한다!
대기과학
공기에 대해서 연구한다!
Grand Canyon NP-Arizona-USA.jpg 지구대기.jpg
해양학
바다에 대해서 연구한다!
천문학
우주에 대해서 연구한다!
Waves lajolla.jpg Montagem Sistema Solar.jpg

고등학교 지구과학 I 과정에서는 바로 이 4가지 분야에 대해서 중점적으로 다루고 있어. 이외에도 환경학이나 자원학 등의 분야도 있어.

3 지구의 기원과 원시 지구의 환경[편집]

3.1 태양계는 어떻게 태어났을까?[편집]

혹시 여러분 중에서 태양계가 만들어지는 모습을 본 적이 있는 사람 있어? 없지? 사실 과학자들도 태양계가 어떻게 만들어졌는지에 대해서는 아직도 의견이 분분해. 일단 여기서는 현재로서 가장 유력한 가설인 성운설에 대해 살펴보도록 하자.

성운설.jpg
A 원시 태양계 성운은 가스와 먼지로 이루어진, 천천히 회전하는 거대한 공 모양의 덩어리였어.
B 태양계 성운은 가운데를 중심으로 수축(크기가 줄어듦)하면서, 회전 속도가 빨라지게 되었고[1], 결과적으로 원반 모양이 되었어.
C 중심부는 온도가 높아지더니 태양이 만들어졌고, 그 주변으로는 미행성체가 만들어졌어.
D 미행성체들이 서로 충돌하면서 뭉쳐서 행성이 만들어졌어.

성운설의 증거로는 오늘날에 태양계에 존재하는 모든 행성들이 ① 공전하는(=태양 주위를 도는) 방향이 같고 ② 만들어진 시기가 서로 비슷하고 ③ 거의 같은 평면에서 태양 주위를 돌고 있다 등이 있어.

3.2 지구는 어떻게 태어났을까?[편집]

앞서 태양계가 태어나는 과정에서 미행성체들이 서로 충돌하고 뭉쳐서 행성이 되었다고 했지? 지구도 그렇게 만들어진 행성들 중 하나였어. 우리는 "지구"에서 그 다음에 어떤 일이 일어났는지 살펴볼거야.

지구탄생.jpg
1 미행성 충돌로 인해 만들어진 원시 지구. 이 때까지의 지구는 큰 돌덩어리에 불과했어.
2 계속되는 미행성 충돌로 인해 열이 발생하였고, 수증기가 온실효과를 일으키면서 지구는 후끈 달아오르다 못해 녹아버렸어. 이 상태의 지구를 마그마 바다라고 부르는데, 이 때 무거운 물질(철, 니켈)은 지구 중심부로 가라앉아서 이 되고, 가벼운 물질(규산염)은 떠올라서 바깥의 맨틀이 되었어.
3 미행성 충돌이 줄어들면서 지구가 식기 시작했어. 팔팔 끓어오르던 지구의 겉표면은 식어서 딱딱한 지각이 되었어.
4 공기 중에 있던 수증기는 비가 되어서 떨어졌어. 빗물은 낮은 곳으로 흘러서 고였어. 쉽게 말해서, 바다가 만들어 진 것이지.
5 화산활동으로 인해 여러 종류의 기체가 분출되었는데, 그 중에서 수소처럼 가벼운 기체는 날아가고, 수증기(H2O), 메탄(CH4), 암모니아(NH3)은 서로 화학반응을 일으키면서 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)가 만들어졌어. 대기의 탄생인 셈이지.

대충 감 잡았어? 다시 한 번 정리하자면, 지구는 (미행성 충돌)→(마그마 바다)→핵/맨틀→지각→바다→대기 순서대로 만들어졌어. 이해했으면 외워야지?

3.3 우리가 숨 쉬는 공기는 어떻게 만들어졌을까?[편집]

지구의 형성과정 맨 마지막 과정에서, 이산화탄소질소로 구성된 원시대기가 지구에 만들어졌다고 했지? 그런데 말이야, '원시대기'와 오늘날 '우리가 숨쉬는' 지구의 대기는 구성물질에 차이가 있어.

대기 조성비의 변화 오늘날의 대기 조성비
대기조성변화.jpg
대기조성비.png

눈치 있는 친구들이라면 이런 궁금증이 생길 거야.

① 그 많던 이산화탄소는 다 어디로 갔으며,
산소라는 녀석은 대체 어떻게 만들어진 거야?

질문 ①에 대한 정답은, 바다로 갔다야. 그래프를 보면 이산화탄소의 양은 45억 년 전부터 지금까지 꾸준히 줄어들고 있지? 공기 중에 있던 이산화탄소는 오랜 세월에 걸쳐 바닷물에 조금씩 녹아들어갔어. 그리고 바닷물 중에 있던 칼슘 성분과 결합해서 가라앉았는데, 이렇게 만들어진 것이 바로 석회암이라는 돌이야.

질문 ②에 대한 정답은 식물이 만들어냈다야. 지구상에는 34억 년 전에 광합성을 하는 식물들이 등장하기 시작했어. 광합성이란 게 간단히 말해서 이산화탄소를 흡수하고, 산소를 내뱉는 거잖아? 20억 년 전부터는 광합성 식물들이 빠르게 번식하면서 산소가 공기 중에서 빠르게 축적되기 시작했고, 덕분에 우리는 산소를 이용해서 숨을 쉴 수 있게 된 것이야.

3.4 천구와 천체[편집]


4 각주

  1. 각운동량 보존의 법칙 때문에 그래. 이건 피겨스케이트 선수가 빙판 위에서 회전할 때, 팔을 벌리면 회전속도가 느려지고, 팔을 오무려서 몸에 바짝 붙이면 회전속도가 빨라지는 것과 같은 원리야.