뿌리학습 · 중학 과학탐구
해수의 성질과 해류
바다의 물인 해수는 어디서나 같지 않다. 깊이에 따라, 지역에 따라 수온과 염분이 다르다.
이 단원, 내가 꺼낼 수 있는지 확인해 볼까요?
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개념 정리
먼저 깊이에 따른 수온부터 보자. 해수는 수온이 어떻게 변하는지를 기준으로 세 층으로 나뉜다. 단순히 깊이를 잘라 나눈 것이 아니라는 점을 먼저 잡아 두자.
가장 위는 혼합층이다. 이 층은 수온이 깊이와 관계없이 거의 일정하다. 바람이 표면의 물을 휘저어 섞기 때문이다. 여기서 중요한 점이 있다. 혼합층의 두께를 정하는 데 가장 크게 작용하는 것은 수온이 아니라 바람의 세기다. 바람이 셀수록 더 깊은 곳까지 섞여 혼합층이 두꺼워지는 경향이 있다.
그 아래는 수온약층이다. 깊이 들어갈수록 수온이 급격히 낮아지는 층이다. 위쪽은 따뜻하고 아래쪽은 차가운 배열인데, 이런 배열은 매우 안정하다. 따뜻하고 가벼운 물이 위에, 차갑고 무거운 물이 아래에 있으니 뒤집힐 이유가 없기 때문이다. 그래서 수온약층에서는 물이 잘 섞이지 않으며, 위층과 아래층 사이의 물질 이동을 가로막는 역할을 한다.
가장 아래는 심해층이다. 햇빛이 닿지 않아 수온이 낮고 깊이가 달라져도 거의 변하지 않는다.
이제 염분으로 넘어가자. 염분은 해수에 녹아 있는 염류의 농도를 나타내는 값이다. 짠맛 때문에 소금만 생각하기 쉽지만, 소금 성분이 가장 많을 뿐 다른 염류들도 함께 녹아 있다.
염분이 지역마다 다른 이유를 생각해 보자. 염류가 들어오고 빠져나가는 것도 영향을 주지만, 바다에서 지역에 따라 염분이 달라지는 데는 물이 얼마나 드나드는지가 크게 작용한다. 증발이 활발한 곳에서는 물만 빠져나가고 염류는 남으므로 염분이 높아진다. 비가 많이 오거나 강물이 흘러드는 곳에서는 물이 더해지므로 염분이 낮아진다. 극지방에서는 바닷물이 얼 때 염류가 빠져나와 주변 바닷물의 염분이 높아지고, 반대로 얼음이 녹으면 낮아진다.
같은 이유로 우리나라 주변 바다는 강물이 많이 흘러드는 여름철에 염분이 낮아지고, 강수가 적은 겨울철에 상대적으로 높아진다.
여기서 꼭 기억할 것이 하나 있다. 지역마다 염분은 다르지만, 녹아 있는 염류들 사이의 비율은 일반적인 바다에서 거의 일정하다. 염분이 높은 바다든 낮은 바다든 염류 구성의 비율은 거의 같다는 뜻이다.
마지막으로 해류다. 바닷물이 일정한 방향으로 꾸준히 흐르는 것을 해류라고 한다. 바다 표면의 해류는 주로 바람 때문에 생긴다. 지구에서는 위도에 따라 일정한 방향으로 부는 바람의 체계가 있는데, 낮은 위도에서는 무역풍이, 중위도에서는 편서풍이 분다. 이런 바람이 오랫동안 같은 방향으로 표면의 물을 밀어 일정한 흐름을 만든다. 그래서 표층 해류의 방향은 그 지역에 부는 바람의 방향과 관계가 깊다.
해류는 흐르는 방향에 따라 두 가지로 나눈다. 낮은 위도에서 높은 위도 쪽으로 흐르는 해류를 난류, 높은 위도에서 낮은 위도 쪽으로 흐르는 해류를 한류라고 한다. 여기서 기준을 정확히 해야 한다. 물의 온도 자체가 몇 도인지가 아니라 어디에서 와서 어디로 가는지가 기준이다. 낮은 위도에서 온 물은 주변보다 따뜻하고, 높은 위도에서 온 물은 주변보다 차갑다.
해류가 중요한 이유는 열을 옮기기 때문이다. 낮은 위도는 태양 에너지를 많이 받아 열이 남고 높은 위도는 부족한데, 해류가 그 남는 열을 높은 위도로 실어 나른다. 그래서 같은 위도에 있는 지역이라도 어떤 해류가 지나가느냐에 따라 기후가 달라진다. 난류가 지나가는 곳은 위도에 비해 따뜻하고, 한류가 지나가는 곳은 위도에 비해 서늘하다.
지금까지 바닷물을 보았는데, 잠시 물러서서 지구의 물 전체를 살펴보자.
지구에 있는 물을 통틀어 수권이라고 한다. 바다의 물, 강과 호수의 물, 땅속의 물, 빙하, 그리고 공기 중의 수증기가 모두 여기에 든다.
이 물이 어떻게 나뉘어 있을까. 지구의 물은 대부분이 바닷물이다. 소금기가 없는 물, 곧 민물은 전체에서 아주 작은 부분을 차지한다. 자료에 따라 조금씩 다르지만 대체로 바닷물이 약 97퍼센트, 민물이 약 3퍼센트로 이야기된다. 그리고 그 작은 민물 안에서도 대부분은 빙하로 얼어 있고, 빙하를 뺀 나머지 가운데 대부분은 땅속에 있다. 강과 호수처럼 우리가 쉽게 볼 수 있는 물은 그중에서도 아주 적다.
여기서 짚을 것이 있다. 지구를 물의 행성이라고 부르지만, 사람이 곧바로 쓸 수 있는 물은 전체에서 매우 적은 몫이라는 점이다. 많다는 인상과 쓸 수 있는 양은 다른 이야기다.
빙하를 물로 세지 않는 경우도 있다. 빙하는 민물이 언 것이며 지구 민물의 대부분을 차지한다. 상태가 다를 뿐 같은 물이다.
물이 어디에 쓰이는지도 보자. 마시고 씻는 데 쓰는 생활용수, 농사를 짓는 데 쓰는 농업용수, 공장에서 쓰는 공업용수가 있다. 그리고 강의 흐름을 유지하고 생물이 살아가게 하는 몫도 있다. 물을 사람이 쓰는 자원으로만 보면 이 몫이 빠진다.
물이 부족하다는 말은 무슨 뜻일까. 지구 전체의 물이 줄어든 것은 아니다. 물은 상태와 장소를 바꾸며 돌 뿐 지구 전체의 양은 큰 틀에서 거의 일정하게 유지된다. 문제는 다른 데 있다. 물이 지역에 따라 고르게 있지 않고, 있어도 깨끗하게 쓸 수 있는 상태가 아닌 곳이 있으며, 인구가 늘고 산업이 커지며 쓰는 양이 늘었다.
그래서 물을 자원으로 볼 때는 양만이 아니라 어디에 어떤 상태로 있는지, 그리고 누가 어떻게 나누어 쓰는지가 함께 문제가 된다. 물을 아껴 쓰는 일, 쓴 물을 처리해 다시 쓰는 일, 바닷물에서 소금기를 빼는 일이 모두 이 문제에 대한 답으로 논의된다. 어느 방법이 옳다고 정해져 있지는 않으며 비용과 조건을 함께 따져야 한다.
이 단원 시험에서 묻는 것
학교 시험은 교육과정 성취기준을 바탕으로 출제됩니다. 이 단원의 성취기준은 다음을 할 수 있는지 확인하도록 정하고 있습니다.
- [9과18-03]대기 대순환과 해양 표층 순환과의 관계를 이해하고, 기후변화에 영향을 미치는 해류의 역할을 설명할 수 있다.
- [9과18-01]수권에서 해수, 담수, 빙하의 분포와 활용 사례를 조사하고, 자원으로서 물의 가치에 대해 토론할 수 있다.
- [9과18-02]해수의 수온과 염분의 분포 및 변화를 해석하여 해수의 특성을 설명할 수 있다.
자주 하는 착각
수온과 해수의 층
- 해수의 층을 깊이만으로 나눈다고 본다. 단면 그림이 깊이 순서로 그려져 있기 때문이다. 층을 나누는 기준은 깊이에 따른 수온 변화다. 수온이 어떻게 달라지는지에 따라 세 층으로 구분한다.
- 깊이 들어갈수록 수온이 고르게 낮아진다고 본다. 깊은 곳이 차갑다고 알기 때문이다. 표면 가까이는 바람에 섞여 수온이 거의 일정하고, 그 아래에서 급격히 낮아지며, 더 깊은 곳에서는 다시 거의 일정하게 낮다. 구간마다 변화 방식이 다르다.
- 혼합층이 두꺼워지는 이유를 수온이 높기 때문이라고 본다. 여름에 두껍다고 배우기 때문이다. 혼합층을 만드는 데 가장 크게 작용하는 것은 바람이다. 바람이 셀수록 섞이는 깊이가 깊어져 혼합층이 두꺼워지는 경향이 있다.
- 수온약층에서 물이 잘 섞인다고 본다. 온도 차이가 크면 섞일 것 같기 때문이다. 위쪽이 따뜻하고 아래쪽이 차가운 배열은 매우 안정해서 물이 잘 섞이지 않는다. 그래서 위층과 아래층의 물이 오가기 어렵다.
염분
- 염분을 소금의 양으로만 본다. 짠맛을 소금과 연결하기 때문이다. 염분은 해수에 녹아 있는 여러 염류의 농도를 나타내는 값이다. 소금 성분이 가장 많을 뿐 그것만 있는 것이 아니다.
- 지역에 따른 염분 차이를 염류가 더 많이 녹아 있기 때문이라고만 본다. 양이 많으면 진해진다고 생각하기 때문이다. 염류의 유입도 영향을 주지만, 바다에서 지역에 따라 염분이 달라지는 데는 물이 얼마나 빠져나가거나 들어오는지가 크게 작용한다. 증발이 많으면 높아지고, 비나 강물이 들어오면 낮아진다.
- 어느 바다든 염류의 구성 비율이 다르다고 본다. 염분 값이 지역마다 다르기 때문이다. 염분은 지역마다 다르지만 녹아 있는 염류들 사이의 비율은 일반적인 바다에서 거의 일정하다.
해류
- 해류가 바닷물이 통째로 흘러가는 것이라고 본다. 강물의 흐름을 떠올리기 때문이다. 표층 해류는 위도별로 일정하게 부는 바람이 오래 한 방향으로 불면서 표면의 물이 밀려 흐르는 것이다.
- 난류와 한류를 물의 절대 온도로 구분한다고 본다. 따뜻하고 차갑다는 이름 때문이다. 낮은 위도에서 높은 위도로 흐르는 것이 난류, 높은 위도에서 낮은 위도로 흐르는 것이 한류다. 어디서 와서 어디로 가는지, 그리고 주변 바닷물보다 상대적으로 따뜻한지 차가운지가 기준이다.
- 해류가 그 지역 기후와 관계없다고 본다. 바다와 육지를 따로 보기 때문이다. 해류는 낮은 위도의 남는 열을 높은 위도로 옮긴다. 그래서 같은 위도라도 해류에 따라 기후가 달라진다.
- 지구에 물이 많으니 쓸 물도 넉넉하다고 본다. 지구를 물의 행성이라 부르기 때문이다. 지구의 물은 대부분 바닷물이고, 나머지 민물 가운데서도 대부분은 빙하와 땅속에 있다. 사람이 곧바로 쓸 수 있는 몫은 전체에서 아주 작은 부분이다.
- 민물과 마실 수 있는 물을 같은 것으로 본다. 소금기가 없으면 마실 수 있다고 생각하기 때문이다. 민물이라도 오염되었거나 얼어 있거나 너무 깊은 곳에 있으면 곧바로 쓸 수 없다. 어디에 어떤 상태로 있는지가 함께 걸린다.
- 빙하를 물로 세지 않는다. 얼음이라 물과 다르게 보이기 때문이다. 빙하는 민물이 언 것이며 지구 민물의 대부분을 차지한다. 상태가 다를 뿐 같은 물이다.
- 물 부족을 물의 절대량이 모자란 문제로만 본다. 부족이라는 말 때문이다. 지역에 따라 물이 고르게 있지 않다는 점, 있어도 깨끗하게 쓸 수 있는 상태가 아니라는 점, 쓰는 양이 늘었다는 점이 함께 작용한다.
이런 오개념, 나도 갖고 있을까?
해수의 층은 깊이에 따라 세 층으로 나뉘며, 층을 구분하는 기준은 깊이 자체이다.정답 보기
X (흔한 오개념이에요)
교과서 단면 그림이 위에서 아래로 깊이 순서대로 그려져 있어서, 층을 나누는 기준이 깊이 그 자체라고 생각하기 쉬워요. 실제로는 깊이가 깊어질수록 수온이 어떻게 달라지는지, 즉 수온 변화 양상이 층을 나누는 기준이에요. 깊이는 수온 변화가 일어나는 위치를 나타내는 것일 뿐, 층 구분의 직접적인 기준은 아니랍니다.
바닷물의 수온은 깊이에 따라 구간마다 다른 방식으로 변한다.정답 보기
O (맞는 설명이에요)
깊은 바닷속이 차갑다는 것을 알고 있으면, 표면에서 깊은 곳까지 수온이 일정하게 낮아질 것이라고 생각하기 쉬워요. 실제로는 표면 가까이는 바람에 의해 물이 섞여 수온이 거의 일정하고, 그 아래에서는 수온이 급격히 낮아지며, 더 깊은 곳에서는 다시 수온이 거의 일정하게 낮은 상태로 유지돼요. 이처럼 깊이에 따라 수온이 변하는 방식이 구간마다 달라요.
혼합층이 두꺼워지는 주된 이유는 수온이 높기 때문이다.정답 보기
X (흔한 오개념이에요)
여름에 혼합층이 두껍다고 배우다 보면, '여름 = 수온 높음'이라는 연결 때문에 수온이 혼합층 두께를 결정한다고 생각하기 쉬워요. 실제로는 바람이 해수면을 휘저어 물을 섞어 주는 역할을 하기 때문에, 바람이 셀수록 더 깊은 곳까지 혼합이 일어나 혼합층이 두꺼워지는 거예요. 수온은 혼합층의 온도 특성을 나타낼 뿐, 혼합층의 두께를 직접 결정하는 원인은 아니에요.
나머지 OX 문제와 4지선다 문제는 앱에서 풀어볼 수 있어요.
자주 묻는 질문
교육부 고시 제2022-33호 과학탐구 교육과정 기반