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[수학으로 생각하기] 구름 모양을 알면 높이가 보인다


구름 모양을 알면 높이가 보인다


뭉게구름, 새털구름, 양떼구름. 자주 듣는 구름의 이름들이다. 아! 뜬구름도 구름이었나? 앞으로는 구름의 정확한 이름을 불러주자. 구름은 모양에 알맞은 이름을 불러 주면 자신이 어디 있는지를 알려준다.

구름의 이름 짓기

“내가 그의 이름을 불러 주었을 때 그는 나에게로 와서 꽃이 되었다.”김춘수

하늘에 두둥실 떠 있는 구름은 빠르게 흘러간다. 오늘 있다 사라져 버릴 구름이기에 누구도 특별한 의미를 부여하지 않았다. 하지만 19세기 초 영국의 기상학자 루크 하워드에게 구름은 꽃이 되었다. 그가 구름의 이름을 불러 주었기 때문이다. 그는 이름 없는 구름에게는 이름까지 새로 지어 줬다.

무언가의 이름을 짓는다는 것은 무언가의 모습과 성질을 분명히 알고 있을 때라야 가능하다. 하워드는 털처럼 생긴 구름을 권운, 큰 덩어리로 뭉쳐 있는 구름을 적운, 층층이 있는 구름을 층운이라고 이름 붙였다. 구름이 변하면서 두 가지 모양을 동시에 가질 때면 두 이름을 섞어서 불렀다. 보풀 같은 구름이 큰 무리를 짓고 있으면 권적운이라고 부르는 식이다.

하워드의 구름 분류법이 1803년 세상에 발표되자 과학계는 깜짝 놀랐다. 땅에 가만히 있는 사물의 이름도 짓기 어려운데, 하늘 위에서 끊임없이 움직이고 변하는 구름을 분류하고 이름을 붙인 그의 작업에 모두들 감탄을 금치 못했던 것이다.

오늘날 세계기상기구(WMO)는 높이에 따른 기준을 세우고 더 자세하게 구분해 구름의 10가지 유형을 정했다. 하워드의 분류법을 발전시킨 것인 만큼 구름의 이름을 불러준 그의 따뜻한 마음이 그대로 남아 있다.
 

세계기상기구(WMO)가 정한 구름의 10가지 유형^높이는 우리나라와 같은 중위도 지방을 기준으로 한다. 적도에 가까울수록 구름은 더 높고, 극지방에서는 이보다 더 낮다.


양떼구름과 새털구름, 어느 게 더 높이 떠 있나

멀리서 비행기 소리가 들린다. 하늘 저편에 있는 양털 같은 구름 사이로 한 점처럼 비행기가 지나간다. 어떤 날엔 비행기 소리만 들릴 뿐 비행기가 보이지 않는 경우도 있다. 비행기가 구름 너머 어딘가를 날고 있다는 뜻이다. 비행기는 언제나 일정한 높이로 날지만 구름의 높이는 종류마다 다르기 때문에 벌어지는 일이다.

구름은 땅과 바다에서 태양열을 받아 데워진 공기가 상승하며 생긴다. 천천히 올라갈 때는 층운형 구름이 되고, 바람이 불어 산을 따라 급하게 올라가면 적운형 구름이 만들어진다. 찬 공기가 더운 공기 밑을 파고들어 더운 공기가 상승할 때나 더운 공기가 찬 공기를 타고 올라갈 때도 구름이 생긴다. 하늘로 올라간 구름은 바람에 따라 흩어지거나 구름속 물방울이 퍼지는 성질 때문에 다양한 모양으로 바뀐다.

모양은 다르지만 높이에 따라 발견되는 구름은 어느 정도 정해져 있다. 구름의 모양을 알면 높이를 알 수 있는 이유다. 세계기상기구가 정한 10가지 구름에 대해 자세하게 알아보자.
 

높이에 따른 구름 분포도^구름의 높이에 따라 상층운(❶ ❷ ❸), 중층운(❹ ❺ ❻), 하층운(❼ ❽)으로 분류한다. 예를 들어 권운(새털구름)은 항공기 평균 고도보다 위에 떠 있지만, 고적운(양떼구름)은 그 아래 생긴다.


구름의 변화를 잡아라

새 학년이 되면 같은 반 학생의 얼굴과 이름을 외우느라 정신이 없다. 원래 알던 친구도 방학 동안 몸이 훌쩍 자라서 달라 보이기도 한다. 구름도 마찬가지다. 구름의 이름을 새롭게 아는 것만큼 끊임없이 변하는 구름을 이해하는 것이 중요하다.

세계기상기구는 1939년, 10가지 구름 유형을 27가지로 세분한 ‘국제구름도감’을 펴냈다. 이는 구름이 변하는 과정을 정확하게 표현하기 위해 만든 책인데, 이때 각각을 나타내는 기호도 함께 만들었다. 상층운은 CH1에서 CH9까지, 중층운은 CM1에서 CM9까지, 하층운은 CL1에서 CL9까지로 표시한다.

하지만 한 가지 구름을 꾸준히 관찰하는 것으로는 구름을 다 알기 어렵다. 저 넓은 하늘에 한 가지 구름만 있으라는 법은 없기 때문이다. 실제로 높이가 다른 만큼 여러 구름이 동시에 생기는 날이 많다. 낮은 구름이 많아 높이 있는 구름이 가려서 안 보일 뿐이다.

특히 해가 질 때면 하늘에 여러 가지 구름이 있다는 사실을 쉽게 알 수 있다. 낮은 구름은 뉘엿뉘엿 지는 해에 빨갛게 물들지만, 높이 떠 있는 구름은 여전히 흰색을 나타낸다.

비 오는 날 산을 보면 여러 구름을 분명히 관측할 수 있다. 산허리에 걸린 낮은 구름과 산위에 펼쳐진 구름이 묘한 대비를 이루기 때문이다.

하늘 절반 덮은 구름의 양은 4

구름의 양은 하늘 전체를 8로 두고 관측한다. 하늘을 완전히 메운 구름은 8, 절반만 덮고 있으면 4인 셈이다. 안개가 껴서 정확한 하늘을 관측할 수 없을 때는 로 표시한다. 구름의 높이에 따라 상층운, 중층운, 하층운의 양을 각각 관측하기도 한다. 일상생활에서는 하층운의 양이 가장 중요하다.
 

일상생활에서는 하층운의 양이 가장 중요하다.


구름의 방향과 움직임도 빼놓을 수 없다. 낮은 구름은 땅에서 부는 바람의 영향을 많이 받는 반면, 높은 구름은 지구 대기의 흐름에 따라 움직인다. 한때 구름의 속도를 0에서 3까지 나눠 기록한 적이 있다. 최근에는 구름의 위성사진을 30분마다 확인할 수 있어 속도는 따로 관측하지 않는다.

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2011년 03월 수학동아 정보

  • 이재웅 기자
  • 도움

    이현규
  • 도움

    이대암

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