지구 내부 구조 조사 방법 - jigu naebu gujo josa bangbeob

지구내부를 조사하는 방법에는 크게 직접적인 방법과 간접적인 방법이 있습니다.

1. 직접적인 방법  

 ① 시추법: 땅을 직접 파고 들어가 지구 내부를 조사하는 방법입니다. 가장 확실하게 확인할 수 있지만 현재 기술로도 지구를 사과에 비유했을 때 껍질도 못 깐 수준으로 약 12Km 정도입니다. 

  ② 화산 분출물 조사: 화산이 분출할 때 나오는 물질을 조사하는 방법입니다. 이 역시 시추법 다음으로 확실한 방법이지만 이 역시도 사과에 비유하면 껍질 까지 정도, 즉 상부 맨틀까지 밖에 알 수 없습니다.  

2) 간접적인 방법  

 ① 지진파 분석: 지진파를 연구하여 지구 내부를 조사하는 방법입니다. 지진이 생길 때 생기는 몇 개의 지진파 중에 P파,S파 의 성질을 이용, 지구 내부 물질의 상태가 확인 가능합니다. 

 ② 운석 연구: 지구 내부 물질과 비슷한 물질로 구성된 운석을 연구하는 방법입니다. 이것은 지구 내부 물질의 성분 등을 알 수 있으나, 그런 타입의 운석이 지구에 별로 없어서 별로 실용적이지 않습니다. 

 ③ 광물 합성 실험: 지구 내부와 비슷한 조건을 만들어 광물을 합성하는 방법입니다. 이건 지구 내부에서 어떤 일이 일어나는지 예측이 가능하지만 그런 조건을 만들기란 매우 어려운 일입니다. 

earlyearth 2022. 4. 10. 21:52

지구 내부 조사 방법

지구계 구성 요소 중 지권은 지구 겉 부분의 땅과 지구 내부를 말합니다. 지권은 층상 구조를 이루고 있습니다. 즉 지구 내부는 층상 구조를 이루고 있습니다. 지구 내부의 층상 구조는 크게 지각, 맨틀, 외핵, 내핵으로 구분할 수 있습니다. 지구 내부의 각 층을 알아낸 방법은 바로 지구 내부를 통과하는 지진파를 조사하여 분석하는 것이었습니다.

지진파 연구는 지구 내부 구조를 알아내는 가장 효과적인 방법이라고 할 수 있습니다. 지구 내부를 알아내는 가장 확실한 방법은 시추와 같은 방법으로 직접 파 보는 것일 테지만, 그것은 인간의 과학 기술로는 불가능에 가깝습니다. 따라서 지구 내부를 통과해 오는 지진파를 분석하여 지구 내부의 층상 구조를 비롯하여 지구 내부를 구성하는 물질의 종류, 상태 등을 알아냅니다.

과학자들은 지구 내부를 통과한 지진파를 분석하여 지구 내부 층상 구조를 밝혀낼 수 있었는데, 대체 지진파는 어떤 특징이 있기에 지구 내부 구조를 알아내는 데 이용될 수 있었을까요?

지구 상의 어느 한 지점에서 지진이 일어나면 지진 에너지는 지진파라고 하는 파동으로 전파됩니다. 이때 지진파는 지구 내부를 통과하는 실체파와 표면으로 전파하는 표면파가 있습니다. 여기서 지구 내부를 통과하는 지진파는 P파와 S파입니다. 지진이 발생하고 나서 첫 번째로 도착하는 지진파는 P파(Primary Wave)이고, 두 번째로 도착하는 지진파는 S파(Secondary Wave)입니다. 각각의 이름도 도착 순서에 따라 붙여진 것입니다.

P파는 진행 방향과 진동 방향이 같은 종파이고, S파는 진행 방향과 진동 방향이 수직인 횡파입니다. 그리고 P파는 모든 상태의 물질을 통과할 수 있고, S파는 액체와 기체 상태의 물질은 통과할 수 없습니다.

지진파는 물질의 성질이 달라지는 경계면에서 속도가 변합니다. 이러한 지진파의 속도를 해석하여 지구 내부에는 세 개의 경계면이 있음을 알 수 있었습니다. 각 층의 경계면은 발견한 과학자의 이름을 따서 각각 모호 로비 치치 불연속면, 구텐베르크 불연속면, 레만 불연속면이라고 부릅니다. 이 세 경계면을 기준으로 하여 지구 내부를 지각, 맨틀, 외핵, 내핵으로 구분한 것입니다.

지각

지각은 지구의 가장 바깥 부분으로, 육지 쪽의 대륙 지각과 바다 쪽의 해양 지각으로 구분할 수 있습니다. 지각의 평균 두께는 대륙 지각이 약 35km, 해양 지각이 약 5km입니다.

지각을 구성하는 물질은 암석입니다. 대륙 지각은 주로 화강암질 암석으로 구성되어 있고, 해양 지각은 주로 현무암질 암석으로 구성되어 있습니다.

구 유고슬라비아의 모호로비치치(1857~1936)는 지진파를 분석하다가 P파의 속도가 갑자기 증가하는 경계면이 있는 것을 찾아냈습니다. 이 경계면이 바로 지각과 맨틀 사이의 경계면으로, 모호 로비 치치의 이름을 따서 모호 로비 치치 불연속면 또는 짧게 줄여서 모호면이라고 부릅니다.

맨틀

지각 아래부터 지구 내부로 깊이 약 2900km까지에는 맨틀이 있습니다. 맨틀은 지구 전체 부피에서 80% 이상을 차지하는 층으로 가장 큽니다. 지각과 달리 맨틀은 주로 감람암질 암석으로 구성되어 있습니다.

독일의 구텐베르크(1889~1960)는 어느 한 지점에서 지진이 발생했을 때 지진파가 도달하지 않는 구역인 암영대를 발견하고, 이를 통해 지구 내부 깊이 약 2900km 지점에 있는 불연속면을 찾아냈습니다. 이 경계면이 바로 맨틀과 외핵 사이의 경계면인 구텐베르크 불연속면입니다.

외핵과 내핵

맨틀 아래로는 외핵이 있습니다. 외핵은 지구 내부로 깊이 약 2900~5100km까지 구간의 층을 말합니다. 그리고 내핵은 지구 내부로 깊이 약 5100~6400km까지 구간을 말합니다. 여기서 6400km는 지구 반지름의 크기에 해당합니다. 외핵과 내핵은 둘 다 철이나 니켈과 같은 금속 물질로 동일한 성분으로 구성되어 있습니다. 하지만 외핵은 액체 상태이고, 내핵은 고체 상태입니다. 외핵과 내핵은 합하여 핵으로 부르기도 합니다. 지구 탄생 초기 액체 상태였던 하나의 핵이 점차 중심부에서부터 고체로 상태 변화를 하고 있어서 두 개의 핵으로 구분할 수 있게 되었습니다.

네덜란드의 여성 지진학자인 레만(1888~1993)은 암영대 내에서도 아주 약한 P파가 도달하는 것을 알아내고, 이를 통해 맨틀과 외핵 사이의 경계면인 레만 불연속면을 알아냈습니다.