구름과 안개 그리고 이슬과 서리

구름과 안개의 근본적 차이는 없지만 입자크기에 차이가 있다. 안개입자는 구름입자에 비해 30배정도 크다. 따라서 무겁기 때문에 지표면 가까이 내려오게 된다. 그런데 공기가 느리게 상승하여서 지표면 가까이 있으면서 입자가 큰 층운 같은 구름을 형성하게 되는데, 이를 구분하기 위해 지상에서 약 16m를 기준으로 그 아래는 안개 그 위는 구름이라 정의하고 있기도 한다. 공기가 빠르게 상승하면 적운형의 구름을 형성한다. 한편 구름은 비교적 상공에서 만들어지기 때문에 구름 속에는 얼음결정을 포함할 가능성이 많은데 이를 통해 구름이나 안개를 구분하기도 한다.

1. 구름

대기 중의 공기 분자의 밀도에 따른 기압 차이에 의해서 공기는 상승하고, 공기가 상승하게 되면 저기압이 되어 외부의 기압이 낮아지고, 기압이 낮아진 공기는 외부와의 열 출입이 차단된 상태에서 팽창하게 된다. 이렇게 공기가 단열 팽창하게 되면 공기가 가진 에너지를 부피를 커지게 하는데 사용하여 공기의 에너지는 낮아진다. 공기의 에너지가 낮아지면 공기 중에 포함될 수 있는 포화 수증기량(수증기가 더 이상 들어갈 수 없도록 꽉 찼을 때의 수증기량)이 감소하게 된다. 포화 수증기량이 감소하게 되면, 공기 중에 있던 수증기의 일부가 작은 물방울로 액화하는 응결 현상이 일어나는데, 이것을 구름이라고 한다.

2. 안개

온도가 높아지면 대기 중에 더 많은 수증기를 포함할 수 있다. 온도가 높아져서 많은 수증기를 포함한 따뜻한 공기가 두 지점 간의 기압의 차이에 의해서 한 쪽에서 다른 쪽으로 이동하게 된다. 그러다가 차가운 물(강, 호수) 위를 지나게 되면, 차가운 물에게 열에너지를 빼앗기게 된다. 그러면 온도가 내려가게 되고, 공기 중에 포함될 수 있는 포화 수증기량이 감소하게 된다. 공기의 온도가 내려가면서 수증기의 일부가 작은 물방울로 액화하는 응결 현상이 일어나는데, 이것을 안개라고 한다.

3. 이슬과 서리

낮 동안에 대기는 태양빛을 흡수한 지표면이 내놓는 복사열에 의해서 데워지고, 밤이 되어 시간이 많이 지나면 대기 중의 온도는 점차 낮아진다. 태양이 지평선 위로 뜨기 직전에 가장 온도가 낮아 진다. 태양이 지평선 위로 뜨기 직전의 온도가 0℃ 이상이면, 대기 중의 수증기가 응결 현상에 의해서 작은 물방울로 변해서 물체의 표면에 맺히게 되는데, 이것을 이슬이라고 하고, 태양이 지평선 위로 뜨기 직전의 온도가 0℃ 이하이면, 대기 중의 수증기가 얼음의 형태로 물체의 표면에 달라붙게 되는데, 이것을 서리라고 한다.