가장 아름다운 푸른 행성 지구

우주에서 봤을 때 푸른색의 바다와 녹색의 산과 갈색의 흙에 흰색의 구름이 조화를 이루고 있는 아름다운 행성이다. 현재 지구의 나이는 약 46억 년이라고 알려져 있으며, 원시 태양 주위에 있던 엄청난 수의 미행성이 충돌, 뭉쳐져서 원시 지구를 탄생시켰을 것이다. 탄생 직후의 지구는 고온의 마그마 바다였으나 미행성의 충돌이 잠잠해지면서 냉각하기 시작하고 얇은 지각이 형성되었다. 그리고 이산화탄소가 주성분이었던 원시 대기에 비가 내림으로써 바다가 형성되고, 이산화탄소가 바다에 녹아 하늘이 맑아졌을 것이다. 약 35억 년에서 25억년 전쯤에 지표의 온도가 현재 지구 온도와 가까워졌고 지구 환경도 안정기에 접어들었다. 그리하여 35억 년 전에 비로소 지구에 원시 생명이 탄생한 것으로 추측하고 있다. 하늘이 파란 이유는 지구의 대기가 태양 빛 중에서 단파장인 푸른빛을 산란시키기 때문이다. 태양 빛은 여러 파장으로 나눌 수 있는데 그 중 한부분이 우리가 볼 수 있는 가시광선이다. 가시광선은 빨주노초파남보 색깔로 나뉘게 된다. 빨간색은 상대적으로 파장이 길고, 파란색, 남색, 보라색으로 갈수록 파장이 짧다. 이에 대기는 상대적으로 짧은 푸른색의 빛들을 많이 산란시키게 되고 이에 따라 우리의 눈에는 푸른색이 비쳐 하늘이 파랗게 보이는 것이다. 그리고 태양이 수평선 방향에 있다면 더욱 많은 대기들을 지나야만 우리 눈에 도달할 수 있는데, 푸른색의 단파장들은 산란하여 여러 방향으로 흩어지고 붉은 계열의 장파장들이 우리의 눈에 도달하기 때문에 노을은 붉고 노란 계열로 보이는 것이다. 우리 인간은 지구의 자원을 이용하여 현재까지 살아왔다. 하지만 지구를 생각하지 않는 무분별한 산업화는 몇몇 문제(이산화탄소 증가로 인한 온실효과, 염화플루오린화탄소의 오존층파괴 등) 들을 발생시켜 인류에 위협을 가하고 있다. 또한, 앞으로 수십억 년 사이에 거대운석의 충돌, 혹은 대륙이동에 따른 화산활동이나 기후변동 등에 의해 멸망할 가능성도 있다. 또한 미래에는 판 운동이 정지하고 바다는 맨틀에 흡수되어 없어져 가며, 언젠가는 현재의 화성과 같은 모습이 될 것이라 예상할 수도 있다. 그리고 대략 50억년 후에는 태양이 주계열성 단계를 마치고 거성 단계에 접어들어 지구의 공전궤도에 가까운 크기까지 팽창할 것이다. 지구 자체는 태양에 흡수되거나 표면이 융해되고 탄생할 때와 같은 마그마로 뒤덮일 것이다. 만약 태양의 진화가 끝날 때까지 지구가 남아 있다면 그대로 백색왜성이 된 태양과 함께 식어 갈 것이다. 현재 지구의 대기는 약 78%의 질소 분자와 21%의 산소 분자, 1%의 물 분자, 그리고 미량의 아르곤, 이산화탄소 등으로 이루어져 있다. 금성과 달리 이산화탄소로 이루어지지 않은 이유는 금성보다 태양에 멀리 떨어져 있어서 온도가 급상승하지 않았기 때문이다. 따라서 물의 증발에 따른 온실효과의 폭주 현상이 일어나지 않았다. 그리고 대기 중의 이산화탄소는 물에 융해되어 암석에 갇히게 되고, 식물이 나타나게 되면서 광합성으로 인해 이산화탄소는 산소로 바뀌게 된다. 이로써 현재의 대기 분포를 이루게 된 것이다. 지구의 평균온도는 약 290K이며, 수성이나 달처럼 온도 변화가 심하지 않다. 그 이유는 여러 가지가 있겠지만 대기에 의한 효과를 빼놓을 수 없다. 대기는 태양의 빛을 어느 정도 줄여주며, 지표에서 빠져나가는 열을 잡아주기도 한다. 그렇게 하여 낮과 밤의 온도 격차를 줄여주어 생명체가 살기 적당한 온도를 유지해 준다. 하지만 산업화가 진행됨에 따라 이산화탄소를 비롯한 온실가스가 인위적으로 지구대기에 방출되고 있고, 이는 지구의 온난화를 초래하고 있다. 대기 중의 온실가스 비율이 증가함에 따라 평균온도는 상승하고, 실제로 1970년도부터 평균온도는 지속해서 상승하고 있다. 지구의 지형은 현재도 계속해서 변하고 있다. 이것은 지구 내부의 동적인 특성에 의한 것이다. 지구 표면의 암석권은 바다와 육지의 지각 그리고 맨틀의 외부 부분을 포함하고 있다. 대류운동을 하는 맨틀의 일부분에 의하여 지각판들은 지구 표면을 움직이며 서로 충돌하거나 멀어진다. 이런 운동에 의하여 대서양의 길이는 매년 3cm씩 넓어지고 있으며, 지각판이 서로 충돌하면 히말라야와 같은 산맥이 만들어지기도 한다. 계절의 변화는 지구의 자전축이 기울어진 상태로 공전하기 때문에 생기는 현상이다. 그리고 지구의 자전축이 공전 면에 대해 기울어져 있기 때문에 춘분, 하지, 추분, 동짓날의 낮 길이가 변한다. 우리나라는 동지 때 태양의 남중고도가 가장 낮고 낮의 길이 또한 가장 짧다. 그리고 태양은 정동 쪽보다 남쪽 방향에서 뜨고 정서 쪽에서 남쪽 방향으로 지며, 이때를 겨울이라 한다. 춘분, 추분 때는 태양이 정동 쪽에서 떠서 정서 쪽으로 지며 낮과 밤의 길이는 12시간으로 같으며, 이때를 각각 봄과 가을이라 한다. 하지 때는 낮의 길이가 가장 길며 그만큼 밤의 길이는 줄어든다. 그리고 태양의 남중고도는 일 년 중 가장 높으며 이때를 여름이라 한다. 태양이 뜨는 방향은 정동 쪽에서 약간 북쪽 방향 지점에서 뜨며, 정서 쪽에서 약간 북쪽 방향으로 진다. 핵은 외핵과 내핵으로 나뉘는데, 유동적인 외핵은 반경 약 3,480km, 고체인 내핵은 반경 약 1,220km이다. 외핵은 철과 니켈이 주성분으로 추정되나 수소나 탄소 등의 경원소가 10% 이상 포함되어 있다고 가정하고 있다. 그래야 지진파의 속도와 밀도를 설명할 수 있기 때문이다. 내핵은 지구 내부가 차가워질 때 외핵의 철과 니켈이 침강되어 생긴 것으로 보며, 현재에도 계속 성장하고 있다. 대류와 지구 자전의 원인으로 여겨지는 외핵의 유동적인 특성에 의해 전류가 발생하고, 이 전류에 의해 자기장이 생기는데 이것이 지구 자기장이다. 이처럼 지구의 자기장의 발생은 역학적 운동과 관련이 있고, 이것의 유지구조를 다이나모구조라고 한다. 맨틀은 지각 아래 있으면서 내부의 핵을 둘러 존재하는 두꺼운 암석층이다. 이것은 깊이 약 2,900km까지 존재하며 지구 부피의 약 83%, 질량의 약 67%를 차지하고 있다. 맨틀 전체의 화학조성은 직접적으로 알 수 없으나 감람석과 휘석 등의 물질들이 주로 구성되어 있고, 지각에 비하여 철과 마그네슘의 함량이 높다고 알려져 있다. 맨틀 대류의 양상도 포함하여 맨틀은 화학적으로도 역학적으로도 연구 대상인 영역이다. 지각과의 경계에는 지진파 속도가 불연속으로 변화하는 층이 있는데 이것을 모호로비치 불연속면(모호면)이라고 한다. 지각은 대륙지각과 해양지각으로 나눌 수 있다. 대륙지각은 현무암질의 하부 지각과 화강암질의 상부 지각으로 이루어져 있다. 두께(모호면까지의 깊이)는 지역에 의한 차가 커서 대략 30~60km로 알려져 있고, 평균밀도는 약 2,650 kg/m³이다. 그리고 해양지각에 비해 알루미늄이 많으며 철과 마그네슘의 양이 적다. 해양지각은 대부분 현무암질로, 두께의 대략적인 평균은 6~7km이고 평균밀도는 약 2,950 kg/m³이다.