뭉게뭉게 구름을 만들어 날려라!

2017년 06월 14일 15:00

학예회에서 연극 무대의 주인공인 히어로 역할을 맡은 섭섭박사님!
“두 두두두 둥~!”
악당을 물리치기 위해 나타나는 순간, 더 멋지게 등장해 친구들의 주목을 받고 싶었어요. 섭섭박사님은 고민 끝에 무대에 구름을 만들어 띄우는 아이디어를 떠올렸답니다. 무대 위에서 구름을 만들어 날릴 방법, 무엇이 있을까요?

 

(교정 전) 뭉게뭉게 구름을 만들어 날려라! - GIB, 정한길 기자 제공
GIB, 정한길 기자 제공

섭섭박사의 힌트
공기의 움직임을 제어하라!


우선 실제 구름이 어떻게 만들어지고 흘러가는지 알아봐요. 구름은 하늘 높은 곳에서만 만들어져요. 그리고 대부분 한쪽 방향으로 흘러가죠. 우리나라 상공의 구름이 대부분 서쪽에서 동쪽으로 흘러가는 것처럼 말이에요. 이런 구름의 특징은 바로 공기의 흐름 때문이랍니다.

 


힌트 하나. 상승한 공기가 수십억 개 물방울로!


구름이 만들어지는 핵심 원리는 공기의 상승이에요. 한 예로 지표면의 일부가 가열되면 근처의 공기가 열을 받아 부피가 늘어나면서 가벼워져요. 그럼 위로 올라가지요.


이렇게 높이 올라간 공기는 온도가 떨어져요. 그러면 기체였던 수증기들이 응결해서 물방울이나 얼음 알갱이로 변하죠.


구름이 한 덩이의 물체처럼 보이지만, 사실은 이렇게 생긴 작은 물방울이나 얼음 알갱이들이 모여 있는 거예요. 0.02~0.05mm 정도밖에 되지 않는 작은 물방울들이 수십억 개가 모이면 하나의 구름으로 보인답니다.

 

GIB 제공
GIB 제공

힌트 둘. 지구 자전이 결정한 구름의 방향


우리나라의 구름은 대부분 서쪽에서 동쪽으로 흘러가요. 하지만 모든 나라에서 같은 방향으로 흐르는 건 아니랍니다.


구름이 흘러가는 방향은 지구 대기의 흐름에 의해 결정돼요. 이를 ‘대기 대순환’이라고 하지요. 대기는 원래 뜨거운 적도에서 추운 북극으로 흘러가야 해요. 하지만 지구가 자전하면서 위도에 따라 대기의 흐름이 바뀌었어요.


그 결과 북반구를 기준으로 우리나라가 있는 위도 30°~60°는 남서쪽에서 북동쪽으로, 이와 반대로 위도 0°~30°와 60°~90°에서는 북동쪽에서 남서쪽으로 대기가 흘러간답니다.

 

GIB 제공
GIB 제공

실험 방법
구름을 만들어 날려보자!
※ 실험할 때는 꼭 보호 장비를 착용하고, 안전에 유의하세요!

 

<어린이과학동아>의 독자들이 섭섭박사님을 위해 구름을 만들어 날리는 여러 가지 아이디어를 내주었어요. 섭섭박사님은 블로그와 홈페이지에 올라온 다양한 방법 중 몇 개를 뽑아서 직접 실험해 보았지요. 섭섭박사님은 구름을 만들어 멋지게 등장할 수 있을까요?

 


실험 방법 하나. 성냥으로 수증기를 모아라!
제안 독자 : 권유진, 윤정희, 이종민, 황지우

 

정한길 기자 제공
정한길 기자 제공

준비물 : 유리 용기, 성냥, 뜨거운 물, 얼음
➊ 유리 용기에 뜨거운 물을 1~2cm 가량 넣는다.
➋ 성냥이나 향에 불을 붙여 용기 안에 약간의 연기를 채운다.
➌ 용기 뚜껑을 덮고, 그 위에 얼음을 올려놓는다.
➍ 수증기가 위아래로 움직이며 물방울로 바뀌는 과정을 관찰한다.

 

 

 

원리
수증기가 식어서 물방울이나 얼음이 되려면 ‘응결핵’이 필요하다. 응결핵은 먼지와 같이 아주 작은 고체 입자인데, 여기에 수증기들이 붙어서 크기가 커지면 물방울이나 얼음이 되기 훨씬 쉬워지기 때문이다. 응결핵의 종류로는 바닷물의 물보라가 증발하고 남은 해염 입자, 연소에 의해서 생긴 연기 입자, 지면에서 바람에 날려 올라간 토양 입자 등이 있다. 이 실험에서는 성냥의 연기 입자가 응결핵의 역할을 한다.


가뭄으로 인해 인공적으로 구름과 비를 만들 때도 응결핵이 필요하다. 인공강우에는 드라이아이스나 요오드화은 등이 응결핵으로 쓰인다.

 


실험 방법 둘. 공기 대포로 도넛 구름을 날려라!
제안 독자 : 임소정, 김지환, srh1006

 

정한길 기자 제공
정한길 기자 제공

준비물 : 플라스틱 용기, 고무줄, 비닐봉지, 향, 칼, 송곳
➊ 플라스틱 용기 밑면을 오려내고, 반대쪽의 입구 양 옆으로는 고무줄이 통과할 작은 구멍을 뚫는다.
➋ 고무줄의 양 끝을 2개의 작은 구멍에 넣고 매듭을 지어 고정한다.
➌ 비닐 가운데에 구멍을 내서 고무줄 중간부분을 통과시킨 뒤, 용기 뚜껑에 이 비닐을 덮고 테이프로 고정한다.
➍ 향이나 가습기 등을 이용해 용기 안에 연기를 채운 뒤, 고무줄을 당겼다가 놓는다.

 

 


원리
구름의 모양은 주변의 공기 흐름에 따라 다양해진다. 비행기와 같이 빠른 물체가 지나갈 때는 구름에 소용돌이 모양이 생기기도 하는데, 이를 ‘와류현상’이라고 한다. 와류현상은 공기가 물체를 빠르게 지나갈 때 주변에 있는 공기가 반대방향으로 말려 돌아가면서 생긴다.


이 실험에서는 용기 안의 압축된 공기가 밖으로 빠르게 나갈 때, 바깥에 있던 공기가 안쪽으로 말리면서 와류 현상이 생겼다. 그 결과 도넛 모양의 연기가 만들어진 것이다.

 

어린이과학동아 제공
어린이과학동아 제공

다음 실험 미션
하늘 높이 물 뿜는 분수를 만들어라!


섭섭박사님이 신나는 여름 방학을 맞아 할머니 댁에 놀러갔어요. 할머니 댁에 있는 작은 화단에는 가지각색의 꽃들이 피어 있었답니다. 섭섭박사님은 이곳에 분수를 만들어 할머니를 더 기쁘게 해 드리고 싶었어요. 집에서 간단하게 작은 분수를 만들 방법이 있을까요? 하늘로 물 뿜는 분수를 만들 다양한 방법을 어린이과학동아 홈페이지(kids.dongascience.com)에 올려 주세요.

메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

인기기사

댓글

댓글쓰기

지금
이기사
관련 태그 뉴스