공기는 지구를 둘러싼 기체인가요?
공기
공기(空氣)는 지구를 둘러싼 기체를 말한다. 해수면의 건조한 공기는 대략 78%의 질소, 21%의 산소, 0.93%의 아르곤, 그리고 이산화 탄소, 수증기 등으로 이루어져 있다.
온실 기체
대기 중에 존재하는 기체 이외에도 지구의 온실효과에 영향을 미치는 요소가 있는데, 그 중 구름에 의한 영향이 가장 크다. 구름도 온실기체와 마찬가지로 적외선 복사를 흡수하고 방출하기 때문이다. 그래서 구름 또한 온실기체의 특성을 지니고 있다.
반사율
구름은 지구온난화에 주요변수 중의 하나인 알베도의 또 다른 근원이다. 여러 종류의 구름이 다양한 알베도 값을 지니는데 이론적으로 최소 0%에서 최대 70 퍼센트 대에 이른다. 언제나 지구의 반 정도가 구름에 덮여 있는데 그것은 육지와 바다보다 더 많은 태양광을 반사한다. 구름은 태양광을 반사하여 지구를 시원하게 유지하지만 따뜻함을 가두는 담요의 효과를 주기도 한다. 
어떤 영역에서 알베도와 기후는 민간 항공에 의해 발생한 인공 구름으로 이미 영향을 받는다. 사담 후세인에 의한 쿠웨이트 유전의 방화는 수마일 떨어진 주위 보다 10도의 온도 하락을 보였다. 
태양계
태양계의 바깥쪽을 도는 네 개의 거대한 행성은 보통 목성형 행성, 가스 행성, 외행성이라는 이름으로 불린다. 이들의 질량은 태양을 도는 8개 행성의 99퍼센트를 차지하며, 암석 행성에 비해 무거워 지구질량의 14 ~ 318배 정도이다. 그러나 밀도는 상대적으로 낮아 암석 행성의 20퍼센트 수준이다[19]. 목성과 토성은 대부분 수소와 헬륨으로 이루어져 있다 [57]. 이들 네 행성은 모두 고리를 갖고 있으나, 토성을 제외한 나머지는 지구에서 고리를 관측하기가 쉽지 않다.
에드먼드 핼리
1692년, 핼리는 지구가 800km 두께의 껍질, 두 개의 내부 껍질과 가장 안쪽의 핵으로 이루어진 텅 빈 구조라는 아이디어를 제시하였다. 그는 대기가 이 껍질들을 분리시키고, 각각의 껍질들이 각자의 자극을 갖고 있으며, 각각의 구가 서로 다른 속도로 회전하고 있다고 주장하였다. 핼리는 이례적인 나침반 자료를 설명하기 위해 이 도식을 제안하였다. 그는 각각의 안쪽 영역이 대기를 갖고 있으며 빛을 낸다고 예상하였고, 탈출한 가스들이 북극광을 일으킨다고 추측하였다.
지구의 역사
지구가 식으면서 구름이 만들어졌고, 여기서 내린 비는 대양을 만들었다. 바다가 만들어진 시기는 적어도 44억년 전쯤이라는 것이 밝혀진 바 있다. 시생누대 초기부터 이미 지구를 뒤덮고 있었던 것이다. 이렇게 옛날부터 대양이 만들어졌다는 사실을, 과거에는 젊을수록 어두운 태양의 역설(faint young Sun paradox)이라는 주장 때문에 입증하기 힘들었는데, 이는 별들이 나이가 들수록 더 밝아지고 태양은 당시 현재의 70%의 에너지만을 방출하고 있었으므로, 지구가 얼음으로 뒤덮였을 것이라는 논리이다. 현재는 당시 이산화탄소와 메탄의 양이 충분해 온실 효과를 일으켰을 것으로 보고 있다. 이산화탄소는 화산 활동으로, 메탄은 초기 미생물에 의해 생산되었다.
타이탄 (위성)
타이탄의 대기는 대부분 질소로 이루어져 있으며 소량의 메테인과 에테인이 섞여 있다. 타이탄 표면에는 바람과 비 등의 기상 현상이 발생하며, 지구 해변과 비슷한 물결 모양의 지형도 형성되어 있다. 표면 및 지하에 있는 액체 물질 및 질소로 충만한 대기 때문에 타이탄은 온도가 훨씬 더 낮다는 점만 제외하면 마치 원시 지구의 모습과 유사해 보였다. 이 때문에 타이탄은 예전부터 미생물 혹은 적어도 복잡한 유기 화합물 형태의 생명체가 태동할 환경이 형성되어 있을 것으로 믿어져 왔다. 과학자들은 타이탄의 지하에 있는 액체 바다가 생명체가 생겨날 환경을 제공할 가능성이 있다고 주장해 왔다.
지구 온난화
자연적인 온실 가스 발생으로 인한 지구 온난화 효과로 평균 33°C가 유지되고 있다. 주요적인 온실 기체는 수증기이며 이는 온실 효과의 36–70%를 차지하고, 그 다음은 이산화탄소(CO)로 9–26%를 차지하고, 메테인(CH)은 4–9%이며 가장 낮은 온실 기체는 오존(O)으로 3–7%를 차지한다. 구름 또한 온실 기체와 유사한 영향을 가진다.
조선후기의 과학기술
홍대용과 박지원이 전개한 지구회전설은 대략 다음과 같다. "하늘이 만든 것에 모난 것(方物)은 없다. 작은 벌레의 몸뚱이나 빗방울이나 눈물과 침이라 할지라도 둥글지(圓) 않은 것은 아직 없다. 대저 산하대지(山河大地) 일월성수(日月星宿)가 모두 하늘에 의하여 지은 바 되었으나 아직 방수악성을 보지 못하였다. 그런즉 지(地)가 구(球)로 되었다는 것은 의심할 여지가 없다. 대저 그 형(形)은 즉 원(圓)이요 그 덕(德)은 즉 방(方)이고 사공(事功)은 즉 동(動)이며 성정(性情)은 즉 정(靜)이라 만일 대공(大空)에 땅이 정지하여 움직이지도 않고 돌지도 않고 괴연(塊然)히 하늘에 매달려 있다면 즉시 부수사토(腐水死土)하고 그 자리에서 썩고 헐어 부서져 버릴 것이다…." 그들은 태양·달·지구를 같은 부류로 보고 그것이 공중에 떠서 움직이니 지구도 회전한다는 3환설(三丸說)과 공통되는 이론을 전개하였고, 또 하늘이 만든 것에 둥글지 않은 것이 없으니 지구도 둥글고, 둥근 것은 반드시 돌게 마련이다 했고, 만일 대지(大地)가 움직이지도 않고 돌지도 않는다면 즉 부수사토할 것이 틀림없을 것인데 지상의 수목과 하천은 생동하고 있으니, 대지는 회전하고 있는 것이라는 이론이었다. 이 설(說)은 코페르니쿠스(Copernicus) 이론의 핵심인 대지는 구상(球狀)이고 구(球)가 하기 쉬운 운동은 회전이라는 것과 거의 같은 이론이다. 그들은 지구의 자전속도가 매우 빠르다는 사실은 알았으나 지구의 공전에 관해서는 모르고, 모든 천체는 지구를 중심으로 돌고 있다고 보았다.
대기
금성의 대기는 95% 이상이 이산화탄소로 구성되어 있으며 지구 대기압의 90배에 달하는 두꺼운 대기를 가지고 있다. 금성의 대기는 두껍고 이산화탄소가 많아 온실효과가 매우 활발하게 일어나 표면 온도가 500℃ 가까이 근접한다. 금성은 탈출 속도가 지구와 거의 비슷하지만, 표면 온도가 높기 때문에 질량이 작은 수소 기체 등은 활발한 분자 운동으로 인해 평균 운동 속도가 증가하여 금성을 벗어나 버리고, 질소와 약간의 아르곤 등이 대기 중에 분포하고 있다. 수증기는 대기 상층부에만 약간 존재하기 때문에 금성의 대기는 전체적으로 건조하다.[1]
시간
지구를 중심으로 한 하늘의 구면(球面)을 천구(天球)라고 한다. 항성이 천구에 달라붙어 있다고 하면 북극성을 중심으로 해서 별이 동쪽에서 서쪽으로 움직이는 것은 관찰자 입장에서 천구가 약 1일에 1회전의 속도로 돌기 때문에 생기는 것으로 볼 수 있다. 이 현상을 천구의 일주 운동(日周運動)이라고 한다. 천체의 회전은 지구가 자전하는 현상이므로 이 회전축은 지구의 회전축, 즉 지구의 북극과 남극을 관통하는 직선으로, 이 직선이 천구와 교차되는 점을 각기 하늘의 북극, 하늘의 남극이라 한다. 따라서 이 점들은 천구가 회전하여도 움직이지 않는다. 우리들의 머리 위에 있는 천구상의 점, 즉 천정(天頂)과 하늘의 북극을 연결하는 큰 원을 자오선이라 부른다. 이 자오선은 시간과 함께 얼마만큼 회전하였는가를 측정하는 기준으로 삼을 수가 있다. 시각을 정의하려면, 천구상에 있는 천체가 자오선을 지나 얼마만큼 회전하였는가를 표시하면 된다. 일상 생활에 가장 관계가 깊은 것은 태양이므로 태양의 시각(時角=천체와 하늘의 북극을 연결하는 큰 원과 자오선 사이의 각)의 크기로 시각(時刻)을 나타내면 시각을 생활 주기에 쉽게 연관지을 수 있다.
거대 행성
거대 기체 행성("gas giant")이라는 용어는 공상과학소설가 제임스 블리쉬가 1952년에 만든 용어로, 본래 모든 거대 행성을 일컫는데 사용되었다. 이 용어는 높은 압력으로 인해 이러한 행성의 체적의 거의 대부분을 이루는 구성 물질이 기체 형태가 아니기 때문에 적절하지 않다. 중심핵과 대기 상층부의 고체 이외에, 모든 물질은 기체와 액체 상태의 구분이 없는 임계점 이상이다. 유체 행성("fluid planet")은 그보다 더 정확한 용어이긴 한데, 목성도 중심부 근처에 금속성 수소를 가지고 있긴 하지만 행성 체적의 상당량이 임계점 이상에 있는 수소와 헬륨, 그리고 극미량의 다른 기체이다. 이러한 모든 행성의 관측 가능한(광학적 깊이가 작은) 대기는 반경에 비해 상당히 얇은데, 중심으로부터 반경의 약 1 퍼센트까지만 뻗어 있다. 그리하여 관측 가능한 부분은(지각이 보일 정도의 기체형 대기를 가진 화성과 지구에 비해서는) 기체형이라 할 수 있다.
타이탄의 대기
타이탄의 대기는 질소로 구성되어 있으 며 메테인과 에테인의 구름을 가지고 있다. 바람과 강우를 포함한 대기의 작용들이 사구와 호안 같이 지구와 비슷한 지형적 특징을 만들고 있으며, 이들은 역시 지구와 마찬가지로 계적적인 기상 패턴과 관련이 있다. 타이탄은 지구보다 온도가 매우 낮지만, 액체를 가지고 있다는 점과 질소로 된 짙은 대기를 가지고 있기 때문에 원시 지구와 비교되기도 한다. 타이탄은 외계 미생물이 살 수 있거나 적어로 생명체 이전의 유기 화합물이 풍부한 곳으로 여겨진다. 몇몇 연구자들은 있을지도 모르는 지하의 바다가 생명체의 존재에 적합한 환경을 제공할 수 있다고 주장한다.
지구
지구 대기의 역사는 암석과 마그마로부터 방출된 기체들이 지구 주위에 중력으로 묶이면서 시작된다. 이렇게 형성된 대기를 원시 대기라고 한다. 원시 대기를 이루는 물질은 지구를 형성한 소행성과 혜성 따위에 포함되어있던 휘발성 물질로부터 비롯되었다. 지구가 식어가면서 마그마 바다가 식어 고체의 바닥이 다시 형성되고, 혜성에 들어있던 미량의 물은 많은 양의 혜성이 떨어지면서 축적되기 시작했고, 마그마가 식어 고체의 바닥이 형성된 후에 원시 대기의 수증기 성분이 응결하여 비가 내리기 시작하였다. 이 비는 원시 바다를 형성하였다. 이때 땅과 대기에 있던 염분들이 비에 의해 바다로 녹아들어 가면서 바다가 짜게 되었고 소금을 얻을 수 있게 되었다.
외기권
외기권의 위쪽으로의 경계는 고도로부터 이론적으로 정의되고, 태양복사압의 영향은 지구의 중력적 당김에 의해 수소원자의 속도를 초과한다. 지구 코로나로서 우주로부터 관찰할 수 있는 외기권은 지구의 표면으로부터 최소 60,000마일까지 확장되는 것으로 여겨진다. 외기권은 지구의 대기와 행성간 공간 사이의 유동적인 영역이다. 외기권의 위쪽으로의 경계는 때때로 10,000km으로 추정된다.
국부 거품
국부 거품()은 우리 은하의 오리온자리 팔에 있는 성간물질의 구멍이다. 거품은 여러가지 중에서 국부 성간 구름과 G-구름, 그리고 우리의 태양계를 포함하고 있다. 국부 거품은 길이가 적어도 300 광년이고 중성수소 밀도가 약 원자 0.05 개/cm 또는 우리 은하 내의 성간물질(0.5 개/cm)의 평균 밀도의 약 10분의 1배, 국부 성간 구름(0.3 개/cm)의 6분의 1배이다. 국부 거품 내의 뜨겁고 희미한 가스는 X-선을 방출한다.
천체
천체(天體)는 우주에 존재하여 천문학의 연구 대상이 되는 것으로, 암석·기체·먼지 등 여러 물질이 중력에 의해 묶여 있는 상태로 존재하는 것과 그 집합을 가리켜 부르는 말이다.
온실 효과
태양의 열은 지구에 들어오면 다시 나가는 것이다. 그 열은 지구 복사열이라 한다. 그러나 온실가스의 증가로 온실가스가 지구를 둘러싸게 되었다. 그 이유로 지구에 막이 생겼으며 태양의 열이 밖으로 나가지 못하게 되는 것이다.
어스그레이징 유성
어스그레이징 유성(Earth-grazing fireball) 또는 어스그레이저(Earth-grazer)는 지구 대기권으로 접근했다 다시 우주로 떠나는 매우 밝은 유성을 만드는 유성체이다. 이 때 유성체가 지구 대기권을 통과하면서 폭발하거나 쪼개져 파편들이 지구로 낙하해 운석이 될 수도 있다. 이렇게 될 경우, 이 유성체들을 어스그레이징 유성집단(Meteor procession)이나 화구라고 부른다. 어스그레이징 유성의 가장 대표적인 예시로는 1972년 8월 10일 대화구와 1860년 7월 20일 대유성이 있다.
식물
육지 식물과 조류가 행하는 광합성은 거의 모든 생태계에 궁극의 에너지 원천이자 유기 물질이다. 광합성은 모든 지구의 대기 성분을 빠르게 바꾸었으며 그 결과 산소가 21%를 차지한다. 동물과 다른 대부분의 생물은 산소에 의지하여 호흡을 한다. 그렇지 않은 생물들은 상대적으로 드문 저산소 환경에 제한을 받으며 살아간다. 식물들은 대부분의 토양 생태계의 주된 생산물이며 이러한 생태계에서 먹이 사슬의 토대를 이룬다. 수많은 동물들은 산소와 먹이뿐 아니라 은신처를 위하여 식물에 의지한다.
지구의 역사
태양계 형성의 표준 모델은 성운설이라고 하는 이론에 기초한다.[1] 이 이론에 의하면, 태양계는 우주 먼지와 기체가 모여 회전하는 거대한 구름인 태양 성운으로부터 형성되었다. 구성 성분은 빅뱅 직후 만들어진 수소와 헬륨, 그리고 초신성에서 방출된 무거운 원소들이었다. 45억 년 전, 근처 초신성의 충격파의 영향으로 성운은 수축하기 시작하였으며, 회전 속도도 빨라지기 시작하였다. 이로 인해 각운동량, 중력, 관성이 증가하면서 성운은 회전축에 수직으로 납작해져 원시 행성계 원반을 이루었다. 내부의 큰 물질들의 충돌로 인한 섭동으로 킬로미터 크기의 원시행성이 만들어졌다.[2]
지구 온난화
기후 시스템은 "외부 원인"으로 변화할 수 있다. 외부 원인은 지구 온난화나 빙하기로 기후를 "변화"시킬 수 있다. 외부 원인의 예로는, 대기 구성 물질의 변화(온실 기체의 증가 등), 화산 폭발 등으로 인한 태양광도 변화, 공전 궤도 변화 등이 있다. 최근 기후 변화의 속성은 주로 첫 번째와 세 번째의 원인에 주목하고 있다. 밀란코비치 주기는 수만 년 동안 천천히 냉각 추세로 돌아서며 빙하기가 올 것을 예고했으나, 20세기 세계 온도 기록에서는 지구 기온은 급격한 상승을 보인다.
금성의 대기
금성 대기의 대부분은 이산화탄소로 구성되어 있다. 이산화탄소는 온실효과를 일으켜 금성 표면의 온도를 높게 유지한다. 금성은 지상의 기압이 아주 높고 온도도 평균 약 섭씨500도가 되기 때문에 금성으로 간 탐사기들이 대부분 지상까지 가지 못 하거나 도착한 후 1시간 정도밖에 연락을 할 수가 없었다. 하지만, 금성의 대기는 고도 약50 - 65km에서는 기압과 온도가 지구와 거의 같으며, 이는 태양계에서 지구와 가장 비슷한 환경이라 할 수 있다. 금성에서 사람이 숨쉬는 공기 (21% 산소, 78% 질소)가 지구에 있는 헬륨처럼 자연스럽게 올라가기 때문에, 풍선 같은 모습의 탐사기를 만들어서 사람을 금성으로 보내자는 제안이 있었다.
기체
기체는 어떤 모양의 그릇에도 들어가고, 또 그 그릇 안에서 확산하여 그릇 속을 가득 채운다. 또 기체는 고체나 액체에 비해서 대단히 가볍고, 압축하기도 쉽다. 이것은 고체나 액체의 입자가 거의 달라붙어 밀집해 있는 데 비해, 기체는 입자 사이의 거리가 매우 크기 때문이다. 기체를 이루고 있는 입자는 모두 분자이며, 항상 공간 속을 자유롭게 날아다니고 있다.
고대 그리스의 과학
플라톤은 우주를 구성하는 근본 물질로 4원소설을 수용하고, 설계자 데미우르고스가 우주에 질서를 부여하여 이 4가지 원소를 만드는 과정을 다소 길게 논한다. 즉, 이들 4원소를 가장 간단한 입체 도형으로 설명하는 기하학적 원소론을 제시한다. 플라톤은 흙은 정육면체, 불은 정사면체, 공기는 정팔면체, 물은 정십이면체라고 주장하면서 흙을 제외한 나머지 3개의 원소들은 그들을 이루고 있는 기하학적인 성분들의 이합집산을 통하여 그 구성 성분이 바뀔 수 있는 것으로 그린다. 또한, 그는 가장 완벽한 도형은 원이라 간주하고 천체의 운동은 원운동이어야 한다고 주장했다.
기체
기체를 밀폐한 진공 용기 속에 넣으면, 즉시 퍼져서 전체를 고르게 채운다. 이것은 기체 분자가 제각기 비교적 자유롭게 운동한다고 생각하면, 쉽게 이해가 간다. 브롬의 증기는 공기보다 무거우나, 브롬이 들어 있는 병의 마개를 빼면 병 입구에서 적갈색 증기가 흘러나온다. 또 공기보다 무거운 염화수소가 들어 있는 용기 위에 공기보다 가벼운 암모니아가 들어 있는 용기를 얹고, 그 사이에 둔 경계판을 빼내면, 양자가 서로 섞여서 반응하여 염화암모늄이 된다. 이와 같이 기체가 퍼져 나가는 현상을 확산이라고 하는데, 확산하는 속도는 분자의 질량이 작을수록, 또 온도가 높을수록 커진다. 기체의 경우만큼 빠르지는 않으나 확산은 액체에서도 볼 수 있으며, 또 극히 느리기는 하지만 고체에서 일어나기도 한다.
태양
태양(太陽)은 태양계 중심에 있으며 지구에서 가장 가까운 항성이다. 본래 한국어로 해</b>라고 하며, 태양이란 한자어는 음양(陰陽: "물과 불", "그늘과 볕", "차가움과 뜨거움" 등)가운데 가장 큰(太) 양(陽)이라는 뜻이다. 지구를 비롯한 태양계 여러 행성과 소행성, 유성, 혜성 등의 천체가 태양을 중심으로 돌고 있다. 지구는 태양을 일정한 궤도로 공전하고 있으며, 그렇기 때문에 지구에서 바라보는 태양은 연중 일정한 궤도를 운행하는 것처럼 보인다. 이 궤도를 황도라 한다. 지구는 태양을 공전하는 것 외에도 스스로 24시간에 1회 서에서 동으로 자전하기 때문에, 지구 표면에서 관측자 눈에는 태양이 동쪽 지평선에서 떠올라 일정 시간 동안 하늘을 서쪽으로 횡단한 뒤 서쪽 지평선 아래로 지는 것처럼 보인다[1].
우주 기후
우주 기상(宇宙氣象, )는 우주 공간의 변화하는 환경 조건을 개념적으로 부르는 말이다. 이는 행성 대기 내부의 기상과는 구분되며, 행성(또는 천체) 주위의 플라즈마, 자기장, 복사, 물질 등과 관련된 현상을 다룬다.
대기압
대기압(大氣壓)은 공기의 무게 때문에 생기는 지구 대기의 압력이다.
이탈리아의 과학자 토리첼리(Evangelista Torricelli ; 1608~1647)는 실험에서 수은조에 약 1 cm의 단면적을 가진 1.2 m의 유리관을 세웠다. 그리고, 그 높이를 매일 관측하였는데, 관측할 때마다 수은주의 높이가 변화하는 것을 발견하였고, 수은주의 높이가 약 760 mm까지 상승하였을 때의 공기가 누르는 힘(압력)을 1 기압이라고 한다. 이후, 이 실험을 통해서 얻어진 760 mm의 수은 (Hg) 기둥의 높이를 1 기압의 표준으로 삼았다. 참고로, 수은의 비중은 13.6 정도 이므로, 1의 비중을 가진 물과 비교한다면 760 mm 수은의 무게가 주는 압력은 10여 미터 정도의 물기둥의 무게가 주는 압력과 동일하다. 이것은 우리가 일상적으로 받는 1 기압의 압력은 10 m 정도의 물기둥을 어깨에 이고 있는 상태에서 받는 압력과 매우 비슷하다는 뜻이다. (만약 우리가 해수면 기준으로 수중 10 m의 물 속에 들어간다면 대기중의 1 기압과 10 m 물 속의 수중 압력 (1 기압 가량이다)이 합쳐져서 약 2 기압의 압력을 받게 된다)
우리은하
우리은하는 늙고 오래된 별들이 공 모양으로 밀집한 중심핵(Bulge)과 그 주위를 젊고 푸른 별, 가스, 먼지 등으로 이루어진 나선팔이 원판 디스크 형태로 회전하고 있으며, 그 외곽에는 주로 가스, 먼지, 구상성단 등의 일부 별 및 암흑물질로 이루어진 헤일로(Halo)가 타원형 모양으로 은하 주위를 감싸고 있다.
증발하는 기체 구상체
증발하는 기체 구상체(evaporating gas globule; EGG)란 외우주의 수소기체 영역의 일종으로, 다른 기체를 가려서 전리자외선으로부터 보호한다. 그 크기는 약 100 AU 에 달한다. 기체밀도가 높은 영역이 EGG에 의해 보호되면, 별의 탄생이 일어나기 쉬워질 수 있다. EGG는 허블우주망원경이 1995년에 촬영한 사진에서 처음 결정적으로 판독되었다.
행성계
행성계(行星系, Planetary system)는 행성, 자연 위성, 소행성, 유성체, 혜성, 우주 먼지 등 항성이 아닌 천체들이 항성 주위를 공전하는 체계를 말한다. 태양 및 태양의 중력에 속박되어 있는 행성계(지구 포함)를 태양계라고 부른다.
플라스마
플라스마()는 물리학이나 화학 분야에서 디바이 차폐()를 만족하는 이온화된 기체를 말한다. 자유 전하로 인해 플라스마는 높은 전기전도도를 가지며, 전자기장에 대한 매우 큰 반응성을 갖는다. 우주에 존재하는 물질의 99%가 플라스마로 이루어져 있다. 물리적으로, 플라스마는 전기전도도를 가지는 전하를 띤 입자들의 집합체로, 외부 전자기장에 집합적으로 반응한다. 플라스마는 일반적으로 중성 기체와 같은 집합체 또는 이온 빔의 형태를 취하지만, 티끌을 포함하기도 하며, 이러한 플라스마를 티끌 플라스마()라 한다.
플라스마는 윌리엄 크룩스에 의해 1879년에 방전관에서 처음으로 확인되었고, 당시 그는 이것을 발광물질이라고 칭했다. 영국의 물리학자 조지프 존 톰슨은 1897년에 크룩스 관()으로 음극선에 대하여 연구하였고, 1928년 어빙 랭뮤어는 "플라스마"라는 용어를 최초로 다음과 같이 정의하였다.
모든 이온화된 기체를 플라스마라고 하지는 않는다. 이온화 된 기체 중 "집단적인 움직임"을 보이는 극성과 비극성 입자들로 이루어진 "준중성(Quasi neutrality)"의 기체이다. "준중성"이란 용어는 디바이 차폐와 연관
고기압
고기압에서 대기의 상층까지의 공기의 기둥을 생각해 보면 공기의 기둥 전체의 밀도가 주위보다 크거나 공기의 기둥에 흘러들어오는 공기의 양이 공기의 기둥에서 흘러나가는 공기의 양보다 많거나 둘 중 하나이다. 이와 같은 견해로 분류하면 고기압에는 두 종류가 있다. 첫째는 방사 냉각이 강하여 지표 부근의 공기의 밀도가 커져서 생기는 한랭 고기압이고, 둘째는 대기 순환 중에서 공기가 막혀 그 지표에 형성되는 온난 고기압이다. 그 외에 두 저기압 사이를 상당히 빠른 속도로 이동하는 이동성 고기압이 있다.
온실 기체
2007년까지 지구 대기의 이산화탄소 농도는 약 384ppm이었다. 이것은 1832년 아이스코어 조사를 통해 알게 된 이산화탄소의 농도 284ppm와 비교해 보면 100ppm이 증가한 것을 알 수 있다. 대기 중에 이산화탄소가 차지하는 전반적인 농도의 비율이 아주 작음에도 불구하고, 이산화탄소는 지구 대기의 중요한 성분이다. 태양으로부터 지구로 전달되는 복사에너지는 넓은 범위의 파장을 지니고 있는데 이 파장중 이산화탄소가 대기 중에서 2.5~3.0, 4~5, 13~17 범위의 파장을 흡수하기 때문이다. 이산화탄소는 석유, 천연가스, 석탄 등의 화석연료를 공장이나 주거지에서 태울 때 발생하여 대기 중에 첨가되며, 자동차가 가솔린을 연소할 때나 사람들이 쓰레기를 소각할 때에도 발생한다.
행성 거주가능성
보통 외계 생명체는 지구 생명체와 같은 화학적 조성을 보일 것으로 가정한다. 지구상 생명체를 구성하는 네 가지 물질은 크게 탄소, 수소, 산소, 질소로 이들은 우주 공간에 가장 흔한, 화학적으로 반응성을 보이는 원소들이다. 물론 생물에게 필요한 단순한 화합물인 아미노산 등은 운석이나 성간 물질 내에서도 발견되어 왔다. 상기 4원소는 지구 전체 생물량의 96퍼센트를 차지한다. 탄소는 자기 자신을 포함하여 복잡하면서 규모 있는 격자 구조를 형성하는 독특한 능력을 지니고 있어서, 살아있는 세포를 만드는 복잡한 기구에 안성맞춤인 물질이다. 수소와 산소는 물 형태로 생물학적 과정의 용매 역할을 한다(물 속에서 태초의 생명체를 탄생시킨 최초의 반응이 발생했다). 유기 화합물을 산화시켜 이용이 가능한, 탄소와 산소 사이 강력한 공유결합을 구성하는 에너지는, 모든 복잡한 생명체가 살아가는 데 필요한 원동력이다. 이들 4원소는 함께 아미노산을 구성한다. 아미노산은 살아 있는 조직을 구성하는 단백질을 만드는 물질이다.
지권
지구의 최고 밀도 부분을 기준으로 구분한다. 대개 바위와 표토로 구성된다. 용어는 아리스토텔레스의 기후학에서 비롯된 네 가지 상태를 나타낸다. 고체 (지구), 액체 (물), 기체(공기)와 플라즈마 (불)에 적용된다. 지권은 연약권, 암권, 수권(hydrosphere), 대기, 전리층 또는 플라즈마권을 포함한다. 고밀도의 지권은 역시 지각, 맨틀, 핵으로 나뉜다. 외핵은 액체로서 특이한 존재이며 지구 내부의 일부분이다.
미확인비행체
마이클 퍼싱거가 주장한 지구 에너지 가설에 의하면 지구상에 산재한 크고 작은 지각 균열대에서 전자기파의 형태로 에너지가 방출되고, 이들이 대기중에서 플라스마 상태를 형성하여 전자기파를 발산한다는 것이다. 이 설명에 따르면, 전자기장으로 인한 피부가 따끔따끔하는 등의 생리적 변화와 환상과 같은 변화를 설명할 수 있다. 또한, 이러한 전자기장이 교란되면서 이온화된 플라스마 소용돌이를 형성하게 되고, 이로써 풀밭이나 밀밭에 형성된 UFO 착륙 자국을 설명한다. 하지만, 기본적으로 이러한 전자기 효과에 의한 가설들은 밝게 빛나는 UFO현상만을 설명할 수 있을 뿐 맑은 날 낮에 등장하는 경우는 설명하지 못한다.
온실 효과
온실가스는 지구의 대기 속에 존재하며, 땅에서 복사되는 에너지를 일부 흡수함으로써 온실효과를 일으키는 기체이다. 대표적인 것으로는 수증기, 이산화탄소, 메테인이 있다. 산업화의 영향으로 화석연료의 연소로 발생된 이산화탄소가 대기 중에 많아지게 됨으로써, 대기 중 온실가스가 늘어나게 되었고, 이에 따라 지구 온난화가 심각한 환경 문제로 대두되게 되었다.
구름
공기가 상승하게 되면 위로 가면서 공기가 적어지게 되고 기압이 낮아져 공기의 부피가 팽창하게 된다. 하지만 공기가 올라가는 부피가 크기 때문에 주위의 열이 공기의 가운데로 전달될 시간이 없으며 공기 표면에서만 열 출입이 이루어져 공기 전체적으로 볼 때는 무시할 수 있을 정도이므로 공기는 단열 팽창을 하여 온도가 낮아지게 된다. 온도가 공기의 이슬점 이하로 낮아지게 되면 수증기가 물방울로 변하면서 구름이 생성된다. 구름은 성층권 이상으로 올라가면 공기가 위로 올라갈 수 없으므로 더 이상 만들어지지 않게 된다.구름의 색깔을 보면 내부의 상태를 알 수 있다. 구름은 수증기를 함유하고 있는 비교적 따뜻한 공기가 주변보다 가벼워 상승할 때에 형성된다. 공기가 상승하면서 냉각되어 수증기가 매우 작은 물방울로 응결된다. 이들은 상대적으로 밀집되어 있어서 햇빛이 깊은 곳까지 통과하기 전에 반사되므로 구름이 희게 보인다.
공기
지구 대기의 성분으로 가장 변동이 심한 것은 수증기이고, 그것을 제외한 건조 공기의 성분은 장소, 계절, 시각으로는 거의 변화하지 않는다. 다만, (*)를 붙인 성분은 생물, 산업 활동, 광화학에 의한 합성, 분해에 의해 다소 변동된다.
격변설
첫째, 우주진으로 인한 멸종의 가능성을 생각해 볼 수 있다. 우리는 흔히 우주 공간을 진공으로 생각하지만 우주는 밀도가 낮기는 하지만 기체나 먼지, 폭발한 별들이나 우주 형성 이래 남은 잔해 등으로 가득 차 있다. 우주진이나 기체의 밀도가 높은 곳을 우리는 성운이라 부른다. 이러한 우주진들은 우리 은하의 나선형팔들 사이에도 널리 분포되어 있다. 만일 우리 지구가 이러한 성운들 사이를 통과하게 된다면 지구 생명체들에게는 격변적 변화가 일어날 것이다. 지구 대기 중의 먼지 밀도가 높아져서 태양으로부터 빛이나 열이 차단될 정도가 되면 빙하기가 시작될 것이다.
달
달(moon)은 지구의 유일한 영구적 자연위성으로, 태양계내의 위성 중 5번째로 크다. 행성의 크기와 연관하여 자연위성 중 가장 크다. 지구 중심으로부터 달 중심까지의 거리는 평균 38만 4400킬로미터로, 지구 지름의 30배이며,[1] 지구에서 태양까지 거리의 400분의 1이다. 달의 지름은 지구의 약 4분의 1, 태양의 약 400분의 1인 3500 km이다. 달의 부피는 지구의 약 1/50 정도이며, 표면에서의 중력은 지구의 약 17%이다. 달은 지구를 약 27.3일에 일주하며(공전 주기), 지구-달-태양의 위치 변화는 29.5일을 주기로 달라지는 달의 상을 만든다(삭망 주기).
호흡
호흡(呼吸)은 일반적으로 활물이 체내에 산소를 받아들이고 이산화탄소를 배출하는 생명 활동이다.[2]
우주 마이크로파 배경
우주 마이크로파 배경이 뿜어져 나온 어떠한 ‘순간’을 생각해 볼 때, 우리가 현재 관측하고 있는 우주 마이크로파 배경이 과거에 방출되었던 우주의 ‘공간’들을 생각해 볼 수 있다. 우주 마이크로파 배경이 지구를 중심으로 한 구각 형태로 관측이 되므로, 이러한 우주 마이크로파 배경 방출 지점들도 우주에서 지구를 중심으로 한 거대한 구각을 이룬다. 이러한 구각을 최종 산란면이라고 부르며, 최종 산란면까지의 거리는
의 형태로 입자 지평선을 구함으로써 얻을 수 있다. 여기서 formula_15는 최종 산란이 일어난 시각, formula_16는 현재를 나타내며, formula_17는 어떠한 길이가 시간에 따라 상대적으로 변화하는 모습을 묘사하는 함수이다.
근대 화학의 성립
18세기의 과학자들은 오늘날과는 다른 이름으로 기체를 불렀다. 조지프 블랙은 탄산마그네슘이나 탄산칼슘과 같이 탄산을 함유하는 염을 서서히 가열하면 항상 이산화탄소가 발생하는 것을 보고, 염 안에 이산화탄소가 고정되어있다는 맥락으로, 이산화탄소를 ‘고정 공기’라 부르기도 했다.
공전
공전의 주체는 항성이나 행성, 위성에 국한되지 않고 티끌이나 가스 등인 경우도 많이 있다. 태양계의 경우 목성, 토성, 천왕성의 고리는 먼지나 얼음 등이 작은 입자 형태로 되어 있으며 이런 입자들이 행성 주위를 돌고 있는 것으로 생각된다. 블랙홀의 경우 빨려 들어가는 물질이 블랙홀 주위에 강착 원반을 형성하여 공전 운동을 하고 있다.
대기 오염
탄소·산소·질소·수소·인·황의 여섯 가지 원소는 생물체의 95%를 차지하며, 각 생물은 이들 원소를 효율적으로 순환시켜 생명체를 유지해오고 있다. 최근 이러한 물질 순환이 변화하기 시작하였는데, 특히 탄소·질소·황이 현저하게 변하고 있다. 1860년부터 현재까지 소비된 화석 연료는 대기중에 1,850억t의 탄소를 방출하였다.
가니메데 (위성)
보이저호의 자료에도 불구하고, 가니메데에 희박한 산소 대기권(외기권)이 있는 것으로 추측하고 있다. 유로파에 존재하는 양과 유사하게 존재하는 것으로 추정되고, 1995년에 허블 우주 망원경에 의해 발견되었다. 허블 우주 망원경은 실제로는 130.4 nm와135.6 nm의 산소 원자 대기광을 관측한 것이다. 산소 분자가 전기 충격에 의해 분열되면 이런 대기광이 생기게 되고, 이는 O로 이루어진 대기권의 중요한 증거이다. 산소의 표면에서의 밀도는 1.2×10–7×10cm일 것으로 추측되며, 0.2–1.2 µPa의 대기압을 가지고 있을 것으로 생각된다. 이 값은 1981년의 보이저호의 결과와 일치한다. 산소는 생명의 증거가 될 수 없다. 이 산소는 가니메데의 표면에서 방사능에 의해 얼음이 수소와 산소로 분리될 때 발생하는 것으로 추측되고, 수소는 질량이 낮아 더 빨리 우주 공간으로 없어졌을 것이다. 가니메데는 유로파와 다르게, 대기광이 균일하지 않다. 허블 우주 망원경은 북반구와 남반구 위도 ± 50° 쪽에 있는 밝은 반점을 관찰했고, 이곳은 가니메데의 자기력선의 정확한 경계이다(아래 참조). 밝은 점은 아마도 극광일 것으로 추정되며, 자기장 중 열려 있는 부분을 따라 플라즈마가 들어오면서 일어난 것으로 추측된다.
대기
화성의 대기는 대부분이 이산화탄소이며 기압은 지구의 1/100 정도이다. 태양에서 비교적 먼 편이라 표면 온도는 영하권이다. 화성은 자기장이 매우 미약해서 대기가 태양풍의 영향으로 쓸려나가고 있는 상태이다. 또한 화성의 여름에는 극지방의 드라이아이스가 녹아 이산화탄소가 대기중으로 유입되어 대기가 약간 짙어진다.
지구의 역사
지구에는 세 가지 종류의 대기가 있었다고 한다. 첫 번째 대기는 태양 성운에서 나온 수소, 헬륨 등의 가벼운 기체로 이루어졌으며, 태양풍과 지구의 열로 인해 대부분 날아가버렸다. 이후 지구는 다량의 휘발성 기체를 내뿜기 시작하였는데, 이로 인해 산소는 적지만 온실 가스가 풍부한 대기가 만들어졌다. 마지막으로 세 번째 대기는 28억년 전쯤 박테리아가 산소를 생산하면서 만들어졌으며, 산소가 풍부하였다.
물
우리가 알고 있듯이 액체와 기체, 고체로서의 물은 지구 위에 사는 생물의 생존에 필수적이다. 지구는 태양계의 생명체 거주가능 영역에 위치하여 있다. 태양으로부터 살짝 더 가까이 있거나 살짝 더 멀리 있었더라면 (약 5%, 곧 800만 킬로미터 정도) 기체, 고체, 액체라는 세 가지 형태가 동시에 존재할 가능성이 훨씬 적다.[16][17]
기단
기단(氣團)은 대략적으로 넓은 지역에 퍼져 있는 비슷한 성질의 공기의 덩이를 말한다. 기단은 형성된 지역에 따라 성질이 달라지게 된다.
온실 기체
지구 온난화는 지표 부근의 대기와 바다의 평균 온도가 장기적으로 상승하는 현상이다. 지난 산업혁명 이후 지속적으로 온실기체가 대기로 배출됨에 따라 지구 대기 중 온실기체 농도가 증가하여 지구 표면의 온도가 과도하게 증가되어 이와 같은 지구온난화현상을 초래하게 되었다. 지구 표면의 온도상승은 해수면 상승을 초래하고, 이는 다시 강수량의 양과 패턴을 변화시켜, 가뭄, 홍수 등의 기상이변을 일으킨다. 빙하의 후퇴와 기후의 변화는 생태계를 변화시키는 등 인류를 포함한 지구상 생물의 생존에 위협이 된다. 최근 수십 년에 걸쳐 지구온난화가 진행되고 있으며 앞으로도 꾸준히 높아질 것으로 예측된다. 앞으로 얼마만큼의 온난화가 진행되며 지역에 따라 어떻게 차이가 있을 것인지는 아직 확실하지 않다.
확산
물 속에 분홍색 잉크가 확산했을 때 그 액체의 어느 부분을 떠 보아도, 아무리 소량을 떠 보더라도 핑크빛으로 변해 있다는 점에서 잉크는 물 속의 구석구석까지 번져갔음을 알 수 있다. 기체는 액체보다도 더 빠른 확산 현상이 일어난다. 예를 들면, 산소만 넣은 용기와 질소만 넣은 용기를 접촉시켜서 경계의 막을 떼어내면 양자는 서로 섞인다. 공기는 산소와 질소의 혼합물이다. 
아낙시메네스
아낙시메네스가 생각하기에 공기는 아낙시만드로스가 생각한 '지속적인 운동을 하는 무한한 실체'에 적합했다. 실제로 공기는 끊임없는 운동을 지속하며 어디에서나 발견할 수 있기 때문에 무한함의 개념에도 들어맞았다. 또한 모든 사람은 공기를 통해서만 호흡할 수 있다. 게다가 아낙시만드로스가 주장한 무한한 실체와는 조금 다를 수도 있지만, 적어도 구체적이고 감각할 수 있다.
바다
바다 또는 해양()은 지구 표면에서 전체 또는 일부가 육지로 둘러싸인 거대한 소금물이다. 얼어붙은 바다는 유빙(流氷)이라고 부른다. 일반적으로 대양과 연결된 넓은 해역을 의미하며, 카스피해나 사해처럼 육지에 둘러싸인 경우도 바다로 분류하기도 한다. 그 나라가 영유하고 있는 바다는 영해라고 부른다.
화성의 대기
화성의 대기는 태양계의 4번째 행성인 화성을 둘러싸고 있는 기체층을 의미하며 대부분이 이산화 탄소로 구성되어 있다. 평균 기압은 약 600 파스칼로 지구의 해수면 평균 기압인 101.3 킬로파스칼의 0.6 % 정도이며, 규모고도는 약 11 km 정도이다. 이때, 화성의 대기 질량은 25 테라톤(25×10톤)으로 규모고도가 약 8.5 km인 지구의 대기 질량인 5148 테라톤(5148×10톤)의 0.005 % 밖에 되지 않는다. 화성의 기압은 고도에 따라 큰 차이를 보이는데, 화성에서 가장 높은 지역인 올림푸스 산의 최고봉에서는 약 30 파스칼 정도고 가장 낮은 지역인 헬라스 분지에서는 1,155 파스칼 정도로 어디서든지 화성의 기압은 암스트롱 한계보다 훨씬 낮아서 인간이 화성의 대기에 맨몸으로 노출된다면 위험해질 수 있다.
이산화 탄소
지구 대기
물리해양학
지구에 있는 물의 97%는 해수이고, 해수는 수증기 순환을 통해 지구에 비나 눈이 내리게 한다. 바다는 거대한 열용량으로 지구의 기후에 막대한 영향을 미치며, 대기와 기체 교환을 통해 지구 대기권의 조성에도 큰 영향을 미친다. 또한 지구의 판 구조로 인해 일어나는 해양내 화산 활동이나 판 사이의 섭입에도 해수가 영향을 미친다.
혜성
그러나 혜성의 존재가 과학적으로 밝혀진 뒤에도 공포는 사라지지 않았다. 1910년 세계에는 때아닌 종말론에 휩싸였다. 당시 언론들은 종말론에 대한 기사들을 마구잡이로 쏟아냈는데 이는 혜성이 지구와 근접한다는 근거에 의한 것들이었다. 방독면과 독가스 해독약이 불티나게 팔렸으며, 비상시에 마실 공기를 미리 채워놓기 위해 자전거 튜브를 사재기하는 일대 소동이 벌어지기도 했다. 심지어 지구 종말의 공포를 견디지 못해 자살하는 사람들까지 있었는데, 이렇게 전 세계를 공황상태로 몰아넣은 주인공은 바로 그해 5월 지구에 모습을 드러낸 핼리혜성이었다. 당시 지구 종말론의 근거는 핼리혜성의 꼬리였다. 1910년 지구는 핼리혜성의 꼬리 부분에 분포된 가스 속에 파묻히게 됐는데 프랑스의 천문학자 '까미오 프라마리오'는 핼리혜성의 꼬리 부분에 청산가리의 원료인 '시안'이 함유돼 있다고 발표한 것이다. 지구가 핼리혜성의 독가스 속으로 파묻히게 된다는 속설때문에 최후의 만찬을 위한 파티가 유행했으며, 약삭빠른 장사꾼들은 혜성 액땜 알약과 방독면을 팔았다. 그러나, 그해 5월 지구는 20일에 걸쳐 혜성의 꼬리 파묻혔으나 아무 일도 일어나지 않았다. 핼리혜성이 빚어낸 해프닝이었던 것이다. 그럼에도 불구하고 혜성이 지구에 근접할 경우 지구에 치명적인 영향을 미칠 수 있다는 주장은 종종 제기된다. 코넬대학교 천문학과 '제임스 맥케니'는 '행성X, 혜성 그리고 지구이 변화'라는 저서에서 '혜성이나 소행성이 지구에 충돌하지 않아도 지구에 막대한 재난을 불러올 수 있다'고 주장했다. 혜성이 지구를 스쳐지나가기만 해도 지진과 화산을 일으킬 수 있으며, 지축의 변동까지 일어날 수 있다는 것이다. '충돌의 세계'의 저자 '임마뉴엘 벨리코브스키'는 인간의 역사를 기록한 이래 지구는 꾸준히 혜성과의 충돌 위험을 겪었으며, 이로인해 지구의 지축이 변하면 기후 및 기상이 변할 수 있는데 바로 이것이 지구의 대격변이 일어나는 가장 큰 이유가 된다고 주장했다. 하지만 대부분의 과학자들은 혜성이 지구에 영향을 끼친다는 것은 기우에 불과하다고 주장한다. 충돌 가능성이 매우 낮으며 지구와 혜성은 아무런 상관이 없다는 것이다. 그러나 혜성이 지구에 미치는 영향과 상관 없이 혜성 자체에 대한 공포는 비극적인 결말을 낳았다. 1997년 신고를 받고 출동한 미국 캘리포니아 경찰은 주택 안에 나란히 누워 있는 39명의 시신을 발견한다. 모두 짙은색 바지에 운동화를 신고 있었으며 얼굴에 보자기가 씌워져 있었다. 이들은 외계 생명체 추종 단체인 천국의 문(Heaven's Gate) 회원들로 지구에 종말이 올 것이라는 믿음 때문에 자살을 감행한 것이다. 그들이 지구 종말의 원인으로 생각한 것은 '헤일-밥 혜성'이었다. 헤일-밥 혜성은 공전 주기가 약 3천년이며, 핼리혜성보다 약 100배 밝은 혜성으로 알려져 있다. 이 헤일-밥 혜성이 1997년 지구에 인접했을 때 무려 18개월동안 맨눈으로 관측할 수 있었는데 당시 신도들은 이 혜성이 지구와 충돌해 인류의 멸망을 가져올 것이라 믿었던 것이다.[3] 현재까지 밝혀진 혜성은 약 1,600여개이며, 이중 궤도가 밝혀진 것은 600여개만이 궤도가 파악돼있다.[1]
태양계
태양계의 중요 구성 요소인 G형 주계열성 태양은 현재까지 알려진 태양계 전체 질량의 99.86 퍼센트를 차지하며, 중력으로 태양계의 천체를 지배한다[2]. 태양 주위 궤도를 선회하는 네 개의 거대 가스 행성은 태양을 제외한 태양계 질량의 99퍼센트를 차지하며, 그 중 90퍼센트를 목성과 토성이 차지한다.[주 1]
근대 화학의 성립
중세 연금술사들도 실험 과정에서 다양한 기체를 관찰 할 수 있었으나, 그들은 그러한 기체들을 원소 중 하나인 공기라고 여기지 않았다. 공기와 기체를 구분한 최초의 인물은 벨기에 귀족 출신인 얀 밥티스타 판 헬몬트였다. 그는 ‘혼돈’ 또는 ‘공간’이라는 의미를 가진 그리스어 ‘카오스(chaos)’에서 착안하여 기체를 ‘가스(gas)’라고 불렀다. 또한, 기체는 고체나 액체처럼 여러 종류가 있으며, 공기는 기체의 한 종류라고 생각했다. 그러나 당시에 대부분의 사람들은 이러한 그의 생각을 수용하지 않았고, 기체를 종류와 관계 없이 공기[air]라고 부르는 습관을 오랫동안 지속하였다.
우주
우주(宇宙)란 과학적으로 또는 철학적으로 존재하는 모든 것의 총체라 정의 할 수도 있다.[1] 표준국어대사전은 무한한 시간과 만물을 포함하고 있는 끝없는 공간의 총체로 정의한다..[2] 물리학과 같은 자연과학은 우주를 존재하는 모든 물질과 에너지, 그리고 사건이 일어나는 배경이 되는 시공간의 총체로서 정의하고있다.
의산문답
사람과 사물의 근본을 묻는 허자의 질문에, 실옹은 생명의 근본은 천지라고 하면서 천지의 모습을 설명한다. 실옹이 생각하는 천지의 모습은 다음과 같다.
하늘은 텅 비어 기(氣)로 가득 차 있으며, 지구, 달, 해, 별은 그 기운이 모여서 만들어진 형체이다. 지구의 형체는 원형이며, 공중에서 쉬지 않고 돌면서 떠 있다고 하자 허자는 '옛 사람들이 하늘은 둥글고 땅은 네모지다고 했다'고 반문한다. 이에 실옹은 월식 때 달에 비친 지구의 그림자가 둥글다는 점, 높은 곳에 올라가도 먼 곳을 볼 수 없는 점 등을 들어 지구가 둥근 모양이고, 지구 밖에서 보면 위와 아래, 동서남북의 개념이 없으므로 지구가 아래로 떨어지지 않는 것은 이상할 것이 없다고 말한다. 지구가 돌 때 지구 표면의 사람이나 사물이 넘어지지 않는 이유를 묻는 허자의 질문에는 지구의 몸체를 둘러싸는 두꺼운 기운이 지구와 같이 화전하므로 '맷돌에 붙은 개미'와 같이 회전을 느낄 수 없다고 설명하고, 공자와 같은 고대의 성인(聖人)이 땅은 움직이지 않는다고 말한 것은 어리석은 일반 사람들을 쉽게 이해시키기 위함이라고 덧붙인다. 지구에서 보기에 가까워 보이는 저 하늘의 별들은 실제로 몇 천, 만, 억의 거리에 떨어져 있는지 알 수 없다고 말하고, 별들의 수는 무궁무진하며 하늘의 둘레는 한량없이 멀다고 설명한다. 즉 하늘만 회전하는 것은 이치에 맞지 않고, 즉 지구가 회전한다는 것이다.
역외춘추론은 중국이 세계의 중심이라는 중화사상을 비판하는 주장으로, 춘추를 집필한 공자가 중국이 아니라 변방 오랑캐에서 나왔다면 역외춘추가 나왔을 것이라는 가설이다. 논어 자공편 '공자가 구이에서 살고싶어하다.' 라는 구절을 근거로한다.
오존층
오존층(Ozone layer)은 지구, 화성, 금성 따위의 행성 대기권에서 관찰되는 공기층으로 상대적으로 높은 함량의 오존을 포함한다. 지구에서, 이 공기층은 단파 자외선을 흡수하는 성질이 있어 실질적으로 지표에 도달하는 자외선량이 급감하여, 그 결과 육상생물이 출현하는 계기가 되었다. 오존층은 프랑스 물리학자 찰스 패브리와 헨리 뷔슨에 의해 1953년 발견되었다. 영국 기상학자 G.M.B.답슨이 자세히 관측하였다. 답슨은 땅에서 성층권 오존을 측정하기 위해 사용될 수 있는 단순한 분광 광도계(Spectrophotometer)를 개발하였다. 답슨은 1928년부터 1958년까지 오늘날까지 이어져온 세계적인 오존 관찰 체계를 구성하였다.
생물지구화학적 순환
생물지구화학적 순환(生物地球化學的循環)은 생태학과 지구 과학 분야에서 화학 원소나 분자가 지구의 생물권과 비생물권 (암권, 대기권, 수권)을 통해 움직이는 현상을 가리킨다. 영양의 순환이라 부르기도 한다. 원소는 재순환하지만 원소가 오랜 시간 동안 쌓이거나 (물이 바다나 호수에 모이는 것처럼) 한곳에 모여 있기도 한다. 이를테면 물은 늘 물의 순환을 통하여 순환한다. 물은 증발, 응축, 강수라는 과정을 거쳐 깨끗한 물이 되어 지구로 되돌아온다. 화학 원소, 화합물 등의 형태로 된 물질은 하나의 유기체에서 다른 유기체로 옮겨다니고 생물권의 일부에서 다른 곳으로 옮겨다니는데 이 모든 과정은 생물지구화학적 순환을 통하여 이루어진다.
온실 기체
지구 대기에 가장 풍부한 온실기체로는 수증기, 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 오존, CFCs, HFCs, PFCs, SF6 등이 있다. 이 기체들을 지구에 도달하는 태양복사 에너지를 흡수거나 복사에너지에 영향을 미치는 요소들을 고려하여, 각 기체들이 온실기체로서 온실효과에 미칠 수 있는 영향을 퍼센트로 바꾸어 보면 다음과 같다.
지구
지구(地球, Earth)는 태양으로부터 세 번째 행성이며, 엷은 대기층으로 둘러싸여 있고, 지구형 행성 가운데 가장 크다. 지구는 45억 6700만 년 전 형성되었으며, 지구와 행성 테이아의 격렬한 충돌로 생성된 달을 위성으로 두고 있다. 지구 의미하는 기호의 두 선분은 자오선과 적도다. 태양에서 지구까지 거리는 약 1억 5000만 킬로미터(1천문단위)이다. 지구는 완전한 구(球)가 아닌 회전타원체에 가깝다. 적도는 반지름이 약 6378킬로미터, 극(極)반지름은 약 6357킬로미터이다. 그 차가 약 20킬로미터이므로 편평도(偏平度)는 매우 낮다. 우리가 흔히 몸무게라고 하면 사람이 지구에서 잰 몸무게를 나타낸다.
방술
오행설이란 동양의 세계관으로 전 우주를 목(나무)의 기운, 화(불)의 기운, 토(흙)의 기운, 금(쇠)의 기운 그리고 수(물)의 기운, 즉 오행이 천지를 돌아다니며 세상을 구성한다는 이론이다. 오행은 물질과 현상 사이의 상호작용, 만물이 변화하는 양상 등을 설명하는데 사용되었다. 중국 전국시대에 5행은 상생설(相生設)과 상극설(相克設)이 생겨 우주나 인간계의 현상을 5행의 상생·상극으로 이해하고 예측하는 사고법이 발생하였는데 이에 따라 다섯 성질의 오행은 서로가 서로를 약화시키기도 하며, 서로의 기운을 살리기도 한다.
타이탄의 대기
타이탄의 대기는 지구 대기보다도 짙다. 이는 매우 특이한 경우로, 위성이 행성보다도 짙은 대기를 가진 경우는 드물기 때문이다. 타이탄의 대기압은 지구 대기압의 약 1.4배이며, 겉으로는 노란색에서 붉은색을 띈다. 두꺼운 구름층 탓에 표면은 자세히 보이지 않는다. 2004년에 카시니-하위헌스 호가 접근하기 전에는 표면에 대한 정보가 적었다.
태양계
지구 자기장은 태양풍이 지구의 대기를 벗기는 것을 막아 준다. 금성과 화성은 자기장을 가지고 있지 않기 때문에 태양풍이 대기를 우주 공간으로 차츰 새어 나가게 하고 있다[32]. 태양풍과 지구 자기장의 상호 작용은 대전된 입자를 지구의 초고층 대기에 직각으로 흐르게 하는데, 이 상호 작용으로 자기극 근처에서 오로라가 만들어진다.
기단
기단은 바다나 대륙과 같이 같은 성질의 지표면과 대기가 오랫동안 접촉하고 있으면 열 또는 수증기를 교환해서 같은 성질을 가진 거대한 공기의 덩어리 즉 기단이 된다. 대기가 지표면과 오래 접촉하려면 바람이 약해야 한다는 것이 중요조건이 된다. 이와 같은 조건에 맞는 곳은 고기압권 내이므로 기단의 명칭은 고기압의 이름과 일치되는 수가 많다. 예를 들면 북태평양 기단 · 오호츠크해 기단 · 시베리아 기단 등을 들 수 있다. 기단의 성질은 온난 · 한랭 · 습윤 · 건조를 조합해서 표시한다. 해양에서 발생한 기단은 습윤하고 대륙에서 발생한 기단은 건조하다.
타이탄 (위성)
타이탄의 대기는 질소로 구성되어 있으며 메테인과 에테인의 구름을 가지고 있다. 바람과 강우를 포함한 대기의 작용들이 사구와 호안 같이 지구와 비슷한 지형적 특징을 만들고 있으며, 이들은 역시 지구와 마찬가지로 계절적인 기상 패턴과 관련이 있다. 타이탄은 지구보다 온도가 매우 낮지만, 액체를 가지고 있다는 점과 질소로 된 짙은 대기를 가지고 있기 때문에 원시 지구와 비교되기도 한다.
온실 기체
온실기체는 일반적으로 자연·인위적인 지구 대기 기체의 구성 물질이다. 또한, 지구표면과 대기 그리고 구름에 의하여 우주로 방출되는 특정한 파장 범위를 지닌 적외선 복사열 에너지를 흡수하여 열을 저장하고 다시 지구로 방출하는 기체를 말한다. 이러한 온실기체의 특성으로 온실효과가 발생하는데, 주로 수증기, 이산화탄소, 아산화질소, 메탄, 오존, CFCs 등이 온실효과를 일으키는 일반적인 지구 대기의 온실가스 성분이다.
티마이오스 (플라톤)
그렇기에 신은 물과 공기를 불과 흙 사이의 중간에 놓고서, 이것들을 가능한 한, 그것들이 서로에 대해 같은 비례관계를 갖게 하여, 즉 불이 공기에 대해 갖는 비는 물이 흙에 대해서 갖는 비이도록 하여 묶은 다음, 천구를 볼 수 있고 접촉할 수 있는 것으로 구성했다. 이런 까닭으로 그리고 수에 있어서 이와 같은 네 가지인 것들에서 우주의 몸통이 그 비례 관계로 인해조화를 이룸으로써 생겨나게 된다. 그리하여 그것이 자신과의 통합을 보게 되니, 이것은 이를 결합한 이 말고는 다른 어떤 것에 의해서도 해체되지 않게끔 하였다.
대기
대기(大氣, Atmosphere)는 천체의 주위를 대체로 일정하게 둘러싸고 있는 기체층을 말한다. 별다른 조건없이 '대기'라고 표현할 때에는 일반적으로 지구 대기권을 가리키는 말로 쓰인다. 생명체가 호흡할 수 있도록 해 주고, 운석이나 기타 위협적인 요소들로부터 생명체를 보호하기 위해서 필수적인 조건이다. 태양계 위성 중에서는 타이탄이 질소 주성분의 대기를 가지고 있다
기후
기후는 대기 현상이 시간적 공간적으로 일반화된 것을 말한다. 즉 가장 출현 확률이 높은 대기의 종합상태 이다. 19세기에는 기후를 대기의 평균상태라 정의하고, 기후요소 관측값의 연, 월 평균값 등의 조합에 의하여 표현하였다. 그러나 장년평균값이라고 해도 반드시 그 곳의 최다빈도를 나타내지 않을 뿐만 아니라, 불규칙적인 현상의 설명이나 서인적 설명에도 불충분하다. 그래서 기후를 매일 매일의 대기의 종합 상태로 나타내 주는 날씨의 중복으로 받아들여 대기대순환이나 요란을 기초로 한 기단, 전선, 기압장, 일기도 등의 출현빈도 분포에 의하여 동적, 종관적으로 받아들이는 견해가 근년에 들어 많이 발달되고 있다.
호흡계통
호흡시에 가스 교환을 하는 데는 물이 필요하다. 아가미 등의 호흡 기관은 직접 물과 접하고 있고, 공기 호흡을 하는 동물의 호흡 기관도 직접 가스 교환을 하는 부분은 얇은 물의 층에 덮여 있다 예를 들면, 개구리의 피부는 축축하기 때문에 피부 호흡이 이루어진다. 한편, 뱀이나 도마뱀의 피부는 건조하여 피부를 통한 가스 교환이 거의 불가능하나, 허파의 내면은 점막으로 되어 언제나 물의 막으로 덮여 있기 때문에 호흡을 하는 데 지장이 없다. 이 사실은 외계의 산소는 일단 물에 녹은 뒤 체내로 받아들여진다는 것을 말해주고 있다. 산소 소비량이 그다지 많지 않은 하등 동물을 제외하고는, 대부분 동물의 호흡 기관은 산소가 접하는 표면적이 넓어지도록 복잡하게 발달되었고, 보다 능률적으로 산소를 운반할 수 있도록 혈액이나 순환계와 결합하여 발달해 왔다.
지구 대기권
균질권과 비균질권은 대기의 가스가 잘 섞여 있는지 아닌지에 의해서 정의된다. 균질권의경우 대류권, 성층권, 중간권과 열권의 극소량 부분에서는 대기의 화학적 성분은 난류에 의해서 가스가 섞여있기 때문에 분자의 무게에 의존하지 않는다. 이러한 상대적인 균질권층은약 해발100km(62마일; 330,000피트) 지점인 난류권계면에서 끝난다. 이보다 높은 고도에는 열권의 대부분과 외권을 포함한 비균질권이 존재한다. 이 층의 화학적 성분은 고도에 따라 다양하다. 이는 섞여있는 상태보다 분자들 간의 충돌이 없이 이동할 수 있는 거리가 더 크기 때문이다. 이는 산소와 질소와 같은 무거운 분자들에게 비균질권의 바닥에만 존재하도록 계층화하기 때문이다.
은하
은하(銀河, )는 항성, 밀집성, 성간 물질, 암흑 물질 등이 중력에 의해 묶여져서 이루는 거대한 천체들의 무리이다.[1][2] 은하를 뜻하는 용어 "갤럭시(galaxy)"는 은하수를 의미하는 그리스어 단어 "갈락시아스"(γαλαξίας)에서 유래했다. 은하들은 작은 것들은 1천만(107) 개 이하의 항성으로 이루어져 있고,[3] 큰 것들은 100조(1014)여 개의 항성들을 가지고 있는데,[4] 이 항성들은 모두 은하의 질량중심 주위를 공전하고 있다. 태양도 지구를 비롯한 태양계 천체들을 거느리고 다른 항성들과 마찬가지로 은하 주위를 공전한다.
수증기
지구 대기권에는 수증기가 조금 존재하긴 하지만, 환경에서는 매우 커다란 역할을 수행한다. 대부분의 수증기는 대류권에 존재한다. 지구 자체의 온실 효과에 많은 영향을 주는 것 이외에도, 수증기는 구름을 형성하며, 구름은 경우에 따라 지표면을 따뜻하게 하기도, 차갑게 하기도 한다. 일반적으로, 대기 중의 수증기는 날씨에 의해 크게 영향을 받고, 또한 반대로 날씨에도 크게 영향을 주는데, 이러한 날씨는 기후에 크게 영향을 받는다.
공기
고대 그리스나 중세 유럽의 4대원소에서 공기는 네 개의 원소 중 하나였다. 근대적인 원소의 개념이 정립된 이후도 공기는 일정 기간 원소 중의 하나로 여겨졌다. 공기와는 성질이 다른 다양한 기체가 발견되었지만, 그것들은 공기의 화합물이나 혼합물이라고 생각되었다. 18세기에 와서 앙투안 라부아지에는 공기가 산소와 질소의 혼합물인 것을 알아냈고, 그 후에 공기를 원소로 생각하는 사람들이 없어지게 되었다.
항공우주공학
유체역학은 물체 주변의 유체의 흐름을 연구하는 학문이다. 항공우주공학에서는 이 용어가 특히 날개 주변의 공기 흐름이나 풍동 내부의 공기 흐름을 다루는 공기역학을 지칭하기도 한다.
대기
지구의 대기권은 기체층으로 지표에서 고도 약 1000 km까지 존재한다. 주로 질소와 산소로 이루어져 있으며 그 외에 이산화탄소, 헬륨, 아르곤 등의 희소 기체가 포함되어 있다. 수증기를 제외한 공기 성분은 약 80 km까지 거의 일정하다.
오릴리아와 블루 문
블루 문은 앞의 오릴리아와는 판이하게 다른 환경을 지니고 있다. 블루 문은 행성이 아니라 지구 질량의 1천 배(목성 질량의 약 3배)에 이르는 거대한 가스 행성 주위를 도는 외계 위성이다. 블루 문의 어머니 행성은 목성처럼 암모니아의 구름으로 덮여 있지 않고, 물의 구름으로 덮여 있는 가스 행성이다. 이 가스 행성은 쌍성계 내를 돌고 있다. 블루 문의 질량은 지구와 비슷하나, 대기의 농도는 더 짙어 대기압은 지구의 약 세 배 정도이다. 짙은 대기 때문에 이 위성에 사는 생명체들은 하늘을 자유롭게 날아다닐 수 있다.
원자 궤도
물질은 원자로 이루어져 있으며, 원자는 원자핵과 전자로 이루어져 있다. 그 전자가 있는 전자껍질을 원자 궤도 또는 원자 오비탈이라고 한다. 원자 궤도란 양자역학에서 원자내의 하나의 전자나 전자쌍의 파동같은 운동을 묘사하는 수학적 함수이다. 이 함수는 원자핵 주변의 특정한 영역에서 원자의 모든 전자들을 찾을 확률을 계산하는데 사용될 수 있다. 원자 궤도라는 용어는 특정 수학적 형태의 궤도에 의해 정의 된 것처럼 전자가 존재할 수있는 물리적 영역 또는 공간을 나타낼 수도 있다.
원시 행성계 원반
천문학자들은 원시 행성계 원반일지도 모르는, 큰 규모의 먼지나 얼음 조각 원반들이 베가, 알페카, 포말하우트 등 지구에서 가까운 이웃 항성들의 주위를 두르고 있는 것을 발견했다. 베가나 포말하우트는 카스토르 운동성군의 일원들로, 이전에 같은 곳에서 생겨난 뒤 이동하여 지금의 위치에 있는 것으로 생각하고 있다. 최근 히파르코스 위성의 관측에 따르면 이 운동성군의 나이는 1억 ~ 3억 년으로 추정되고 있는데, 이는 원시 행성계 원반이 지속 가능한 시간에 비해 훨씬 길다. 따라서, 적외선 초과 현상을 통해 발견되었던 베가나 포말하우트 주변의 먼지 원반은 원시 행성계 원반이 아니라, 미행성끼리 충돌하여 생긴 파편들로 이루어져 있는 것으로 추측되고 있다. 허블 우주 망원경이 포말하우트 주변의 원반을 찍은 사진에 따르면 이 가설은 더욱 설득력을 얻고 있다.
바람
바람은 공기의 흐름이다. 대기를 이루는 가스 물질의 흐름을 일컫는 말이다. 바람은 일반적으로 공간적 규모, 속도, 원인, 발생지역, 영향 등에 따라 분류한다.
지구 대기권
대기의 평균 질량은 약 5×10¹⁵톤 또는 지구 질량의 1/1,200,000 이다. 미국의 국립 대기과학 연구소는 다음과 같이 말하였다.“전체 평균 질량인 5.1480×10¹⁸kg은 표면의 압력 또는 수증기의 양에 의존하는 1.2 또는 1.5×10¹⁵kg의 수증기 때문에 약간의 변화가 있다. 수증기의 평균질량은 1.27×10¹⁶kg으로 측정 되었고 건조한 공기의 질량은 (5.1352±0.0003)×10¹⁸kg이다.”
성간운
성간운(星間雲)은 우리 은하계 내나 은하계외 성운(소우주, 밖우주라고도 한다)에서 볼 수 있는 가스·플라스마·우주진의 모임을 통틀어서 말하는 것이다. 다른 뜻으로 말하면, 성간운과는 성간 영역에 있어 성간 물질의 밀도가 주위보다 높은 영역이다. 수소를 예로 들면, 구름의 농도·크기·온도 및 다른 천체로부터의 전자파등에 의해 성간운중의 수소는 중성(또는바닥상태)의 H I영역(원자구름), 이온상태 (또는들뜬상태)의 HII 영역(플라스마구름), 분자 상태(분자운)가 된다. 또 그 밀도의 차이에 의해 저밀도구름, 고밀도구름으로 나눌 수 있다.
지구
지구에는 자기장이 존재한다. 이는 우주의 방사선을 막아줘 생명체의 존재를 가능하게 해준다. 그러나 이러한 자기장은 150년 동안 세기가 10%가량 감소하여 이는 대규모 지진·화산 활동, 기후변화, 동물들의 대량 멸종사건에 영향을 미치고 있으며, 자기장의 소멸로 대기를 잃은 화성과 같이 지구 또한 미래에 대기를 잃을 수 있다고 과학자들은 말하고있다
세계 일주
공로에서의 세계 일주에 즈음해서는, 세계의 대기 순환 패턴, 특히 제트 기류를 고려하게 된다. 제트 기류는 적도를 넘는 것이 없고, 각각 북반구·남반구 안에서 순환하고 있다. 그 때문에, 공로에서의 세계 일주는, 적도를 넘는 것이나, 대척지를 지나는 것으로 한 조건은 설정되지 않는다. 예를 들어 스티브 포셋트의 열기구로의 세계 일주는, 남반구 안에서 완결했다.
지구 대기권
대류권은 지표면에 가장 인접한 대기의 층이다. 대류권은 지표면의 복사열에 의해 가열되므로, 고도가 높아질수록 온도는 낮아진다. 즉 온도가 높은 공기가 아래쪽에 있으며, 이는 열역학적으로 매우 불안정하므로 쉽게 난류와 기상현상이 발생한다. 대류권에는 무거운 공기 분자가 모여있으며, 전체 대기 질량의 거의 80%가 모여있다. 대류권은 극지방에서는 지표면으로부터 7–8 km 정도 까지의 영역이며, 적도지방에서는 더 높아 18 km 정도까지의 영역이다.
비 (날씨)
비는 대기권의 수증기가 응축되어 물방울의 형태로 지상에 떨어지는 기상 현상을 일컬으며, 대기권에 있는 수증기가 충분히 무거워지면 중력에 의해 지상으로 떨어지는데 이는 지구에서 일어나는 물의 순환의 중요한 과정 중 하나이다. 비로 인해 지구에는 신선한 물이 지속적으로 공급됨으로써 생태계가 정상적으로 유지된다. 지구상의 모든 생명체들은 생명 활동에 액체 상태의 물을 필요로 하기 때문에 비를 통한 담수 공급은 생태계 유지에 큰 역할을 한다.
화가자리 베타
NASA의 인공위성 FUSE가 보내온 자료를 통해 화가자리 베타 주변의 원반에는 탄소가 풍부한 기체가 극도로 많이 포함되어 있음을 알아냈다.[38] 덕분에 먼지 원반은 복사압 때문에 성간 공간으로 쓸려나가지 않고 항성 주위에 안정된 구조를 유지하고 있다.[38] 현재 이 탄소가 과다하게 존재하는 이유에 대해 두 가지 가설이 있다. 첫째로, 화가자리 베타는 우리 태양계의 지구형 행성과는 달리 탄소가 풍부한 행성을 만드는 과정에 있다는 것이다.(이런 행성에는 산소가 풍부한 태양계 암석행성과는 달리 탄소가 풍부하다.)[39] 둘째로, 베타 행성계는 우리 태양계가 태어났을 때 겪었던 '알려지지 않은 과정'을 통과하는 중이라는 가설이다. 태양계에는 탄소가 풍부한 유성체인 엔스테타이트 콘드라이트가 있으며 이들은 탄소가 풍부한 환경에서 만들어졌을 것이다. 목성을 이루는 중심핵이 이렇게 탄소가 풍부한 핵일 것이라는 주장도 제기되었다.[39]
산소의 순환
산소의 순환은 산소가 대기권, 생물권 안의 생물에 들어있는 총량(생태계의 총량), 암권(지구 껍데기) 안에서 움직이는 현상을 가리키는 생물지구화학적 순환이다. 수권 안에서 산소의 순환이 실패하면 저산소 지역이 나타날 수 있다. 산소의 순환을 일으키는 주된 요인은 현대 지구의 대기와 삶을 책임지는 광합성이다.
항공우주
항공우주(航空宇宙, )는 지구의 대기와 이를 둘러싸고 있는 우주를 이룬다. 일반적으로 이 용어는 대기와 우주를 통해 움직이는 차량을 연구하고 설계하고 제조하고 운영하고 관리하는 것을 가리키는 데 쓰인다. 항공우주는 상업적, 산업적, 군사적 목적 등으로 그 분야가 매우 다양하다.
오행
오행(五行, )은 동양 철학에서 우주 만물의 변화양상을 5가지로 압축해서 설명하는 이론으로[1], 5행이라는 것은 인간 사회의 다섯 개 원소로 생각된 화(火)·수(水)·목(木)·금(金)·토(土)의 운행변전(運行變轉)을 말한다. 행(行)이라는 것은 운행의 뜻이다.
대기
위성은 행성에 비해 중력과 질량이 작기 때문에 대기가 없을 것이라고 생각됐지만, 토성의 위성인 타이탄은 지구 대기압의 1.4배에 달하는 질소 주성분 대기가 있다.
대기
지구 대기의 역할은 생명체에 산소 공급, 온실 효과를 통한 지구 보온, 태양(Sun)으로부터 오는 자외선 차단, 저위도의 에너지를 고위도로 운반, 운석으로부터 지구 보호 등 이기.