사람의 몸은 뼈, 신경, 근육 등과 같은 다양한 조직이 모여 하나의 개체를 이루고 있다. 우리가 사는 지구도 이와 같이 여러 가지 구성 요소들이 하나의 시스템을 이루고 있다. 지구를 구성하는 요소들은 무엇이고, 이들은 어떻게 상호 작용하는지 알아보겠다.
지구 시스템이란?
태양과 태양 주변을 회전하는 여러 천체들로 구성되어 있는 시스템을 태양계라고 한다. 지구는 태양계의 역학적 시스템 안에 존재하는 구성 요소이면서 그 자체로도 수많은 생명체와 요소를 포함하는 하나의 시스템이다.
태양계와 지구 시스템이 형성되어 현재까지 유지되는 데에는 중력의 영향이 크게 작용하였다. 지구와 같은 행성이 태양으로부터 떨어져 나가지 않고 일정한 거리를 유지할 수 있게 하고, 다양한 대기 성분들이 지구에 붙잡혀 있게 한다. 이에 따라 지구 시스템은 대기의 두께가 적당하고, 온도가 비교적 일정하게 유지되며, 액체 상태의 물이 존재하여 생명체가 살아가기에 적합한 환경을 갖추게 되었다.
지구 시스템은 크게 지권, 수권, 기권, 생물권, 외권으로 구성되어 있다.
1.지권
지권은 중력의 영향으로 여러 개의 층으로 나누어져 있다. 지권의 바깥쪽에 존재하는 지각과 맨틀은 비교적 가벼운 규산염 물질로 이루어져 있으며, 중심부의 핵은 철과 니켈 등의 무거운 물질로 이루어져 있다. 핵은 다시 외핵과 내핵으로 구분되는데, 액체 상태인 외핵에서 철과 니켈의 대류가 일어나 지구 자기장이 형성될 수 있게 한다. 지구 자기장은 태양에서 오는 유해한 우주 방사선을 막아 지구의 생명체를 보호한다.
2. 수권
수권의 대부분은 해수로 이루어져 있다. 해수는 깊이에 따른 수온 분포를 기준으로 혼합층, 수온 약층, 심해층으로 구분된다. 혼합층에서는 해수가 바람에 의해 잘 섞여 깊이에 관계없이 수온이 거의 일정하게 유지되고, 혼합층의 아래로는 수온이 급격히 낮아지는 수온 약층이 나타난다. 심해층에는 빛이 거의 도달하지 않아 수온이 낮고 일정하다. 지표면의 약 70 %를 덮고 있는 물은 열에너지를 저장하여 지구의 온도를 일정하게 유지한다. 따라서 기후와 지형이 변하여 물의 분포가 달라지면 지구 환경에 크고 작은 변화가 생긴다.
3. 기권
기권은 지표면으로부터 약 1000 km 높이까지 분포하며, 대기의 약 99 %는 지구 중력의 영향으로 약 30 km 높이 이내에 집중되어 있다. 기권은 높이에 따른 기온 분포를 기준으로 대류권, 성층권, 중간권, 열권으로 구분된다. 대류권에서는 비, 눈, 바람 등의 기상 현상이 일어나며, 성층권에는 태양에서 오는 자외선을 흡수하는 오존층이 존재한다. 중간권에서는 대류가 일어나지만 수증기가 희박하여 기상 현상은 나타나지 않고, 열권에는 대기가 거의 없어 낮과 밤의 기온차가 크며 오로라가 나타나기도 한다.
4. 외권
외권은 기권 바깥의 태양계 천체, 별, 은하 등을 모두 포함하는데, 그중 태양은 지구의 환경과 생명체에 가장 큰 영향을 미친다.
5. 생물권
생물권은 지권, 수권, 기권에 걸쳐 넓게 분포한다. 생물권을 구성하는 생명체들은 지구 시스템의 다른 구성 요소의 변화에 민감하게 적응하며 살아간다.
지구 시스템 구성 요소의 상호작용
지권에서 일어나는 화산 활동으로 대기 중에 분출된 화산재와 화산 가스는 지구의 기온을 변하게 한다. 또한 화산재는 오랜 기간에 걸쳐 토양의 성분과 수질을 변하게 한다. 수권의 해수는 밀물과 썰물, 파도를 일으켜 해변의 지형과 암석의 형태를 변하게 하고, 대기와의 상호작용으로 다양한 기상 현상을 일으키기도 한다. 기권은 지구의 기온을 적절하게 유지하고, 생물이 광합성을 하는 데 필요한 이산화 탄소를 제공한다. 이처럼 지구 시스템의 각 요소들은 상호작용함으로써 균형을 이루고, 생명체를 위한 최적의 환경을 유지한다.
