SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

◎ 미리생각해보기

왜 킬리만자로산이나 후지산의 정상은 일 년 내내 눈이 있을까요?

킬리만자로산과 후지산은 만년설로 유명한 산입니다. 만년설이란 일 년 내내 산 정상에 눈이 있는 것으로 높은 산이나 고위도 지방에 있는 산에서 볼 수 있습니다. 만년설이 생기는 이유는 지표와 맞닿아있는 대류권의 기온이 지구 복사에너지의 영향을 받기 때문입니다. 다시 말해 지표와 멀어질수록 기온이 낮아지기 때문에 높은 산이나 고위도 지방의 산 정상은 낮은 기온을 유지하게 됩니다. 그 결과 겨울에 내린 눈이 그 해에 다 녹지 못한 채 이듬해 내린 눈이 쌓이게 되면서 계속 눈에 덮인 산 정상을 볼 수 있습니다.

◎ 실험 전 주의사항

1. 실험에 포함된 작은 부품이나 시약 등은 삼키지 않도록 주의합니다.

2. 실험에 포함된 준비물은 실험 외 다른 용도로 절대 사용하지 않도록 합니다.

3. 실험용 도구와 시약으로 절대 장난치지 않도록 합니다.

4. 날카로운 도구를 사용할 때는 다치지 않도록 주의합니다.

5. 실험 후에는 주변을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기

도안이 찢어지지 않게 조립해주세요.

태양을 이동시켜서 오존층이 있는 경우와 없는 경우를 비교해주세요.

1. 접는 선에 맞춰 도안을 접어 주세요. 알파벳을 확인하고 순서에 맞게 붙여 몸체 도안을 완성시켜주세요.

◎ 실험방법

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

2. 지구 얼굴을 몸체 도안 칼선에 끼운 후, 밑면을 뒤집어 뒷면에 서로 해당하는 알파벳을 양면테이프를 이용해 붙여주세요. 지구 얼굴이 볼록한 형태로 만들어집니다.

3. 몸체 도안의 알맞은 위치에 오존층 도안을 붙여주세요.	4. 직사각형 모양의 도안(해 지나가는 도안)을 떼어낸 후, 부착면을 확인하고 붙여주세요.

5. 그림의 순서를 따라 해를 완성 시켜주세요.

(주의: LED의 긴 다리를 건전지 +극에 고정시켜주세요.)

6. 대기권의 각각의 층에 맞는 스티커를 붙여주세요.	7. 태양을 이동시켜 오존층이 있는 경우와 없는 경우를 비교한 후, 식물들을 도안에 끼워주세요.

◎ 실험결과 및 생각해보기

대기권의 각각의 층의 특징에 대해 이야기해봅시다.

⇒ 대류권은 지표에서 멀어질수록 기온이 낮아지며 대류현상과 기상현상이 일어납니다. 성층권은 오존층이 존재하여 태양 자외선을 흡수하기 때문에 기온이 높아집니다. 중간권은 기온이 낮아져 대기권의 층 중 가장 낮은 온도를 가지고 유성을 관찰할 수 있습니다. 열권은 기온이 높아지며 오로라 현상이 일어납니다.

2. 오존층이 사라지면 생길 변화에 대해 예상해봅시다.

⇒ 오존층이 없다면 강력한 자외선 에너지(UV-C, UV-B 일부)가 지구 생명체에 치명적인 영향을 미칠 것입니다. 또 오존층에서 자외선을 흡수하지 못하기 때문에 성층권의 온도가 높아지지 않고 대류권과 중간권처럼 낮아질 것으로 예상됩니다.

◎ 원리이해

1. 대기권

대기권은 지구에 생명체가 유지되도록 하는데 중요한 역할을 합니다. 태양이나 지구 밖에서 오는 자외선을 흡수, 차단하고 지표면에 운석이 떨지는 것을 막아줍니다. 대기권의 높이는 약 1,000km지만 전체 공기의 99%는 중력에 의해 지상 약 32km 이내에 밀집되어 있습니다. 대기의 성질은 높이에 따라 달라지므로, 이를 토대로 대류권, 성층권, 중간권, 열권으로 나눌 수 있습니다. 또한 이들 사이의 경계면을 대류권계면, 성층권계면, 중간권계면이라고 합니다.

대류권	· 높이 올라갈수록 기온 하강 · 전체 공기의 약 80%가 분포 · 대기가 불안정하여 대류현상이 활발히 나타남 · 수증기가 풍부하여 기상현상(구름, 눈, 비)이 나타남
성층권	· 오존층으로 인해 높이 올라갈수록 기온 상승 · 대류현상이 나타나지 않아 대기가 안정 · 비행기와 열기구가 다님
중간권	· 높이 올라갈수록 기온 하강 · 대류현상이 있음 · 수증기가 없어서 기상현상이 없음 · 가장 낮은 기온이 나타남 · 유성이 나타남
열권	· 높이 올라갈수록 기온 상승 · 공기가 매우 희박하여 낮과 밤의 기온차가 큼 · 오로라가 나타나고 인공위성 궤도로 이용됨

2. 자외선

성층권에 있는 오존층은 지구 생명체에 매우 중요한 역할을 합니다. 태양에서 방출되는 유해한 자외선을 흡수하기 때문입니다. 태양으로부터 방출되는 자외선에는 UV-A(400-315nm), UV-B(315-280nm), UV-C(280-100nm)로 3가지 종류가 있습니다.

여기서 파장이 가장 짧은 UV-C는 강한 에너지를 가지고 있어 지구에 그대로 도달하게 되면 염색체 변이에 영향을 미치게 됩니다. 하지만 대기 25-30km 상공에 있는 오존층에서 UV-C를 모두 흡수하는 덕분에 우리는 걱정하지 않아도 됩니다. UV-B는 일부가 지표에 도달하여 장시간 노출 될 경우 피부화상, 피부암을 유발하게 되며, UV-A는 오존층에서 흡수되지 않고 그대로 지표에 도달하여 피부 깊숙이 침투해 피부 조직을 손상시킵니다.

3. 오존층 파괴

대기권 내에서 오존의 밀도가 상대적으로 높은 고도 15∼30㎞ 사이의 층을 오존층이라고 합니다. 오존층이 햇빛으로부터 오는 자외선을 흡수하기 때문에 자외선이 지구로 그대로 들어오는 것을 막아 줍니다. 만약 오존층이 없어 자외선이 그대로 지구로 들어오게 된다면 자외선을 과도하게 쬐게 되어 피부암, 백내장이 발생할 뿐만 아니라 염색체 변이에 영향을 주어 지구 생명체에 치명적인 영향을 줄 것입니다.

학습목표

대기권의 온도변화에 따른 구조를 이해하고

오존층의 역할에 대해서 알아봅시다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

◎ 미리생각해보기

왜 킬리만자로산이나 후지산의 정상은 일 년 내내 눈이 있을까요?

도안-A3(1장), 스티커(1장), LED적색(1개), 양면테이프(3개), 동전형 건전지(1개)

◎ 실험준비물

1. 대기권의 각각의 층의 특징에 대해 이야기해봅시다.

2. 오존층이 사라지면 생길 변화에 대해 이야기해봅시다.

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점