빙하(Glacier)는 왜 물에 뜰까 "CHASING ICE" captures largest glacier calving ever filmed(VIDEO)
빙하는 왜 물에 뜰까
지구에 있는 가장 큰 얼음 '빙하'. 빙하의 무게가 얼마나 나가는지 알고 계신가요? 스위스 알레치에 있는 빙하의 무게만 약 270톤 정도로 추정하고 있는데요, 그 정도로 빙하의 무게는 우리가 감히 상상할 수조차 없는 무게입니다. 하지만, 그보다 가벼운 우리 사람은 바다에 들어가기만 하면 가라앉기 바쁜데요 :D 그렇다면 우리보다 훨씬 무거운 빙하는 어떻게 물 위에 떠 있을 수 있는 걸까요
▮ 물에서 얼음이 되면 몸집이 커진다
물은 대부분의 다른 물질과 달리 매우 독특한 물질입니다. 대부분의 물질은 액체에서 고체로 변화될 때 부피가 줄어드는데요, 하지만 물은 액체에서 고체로 변화될 때 부피가 증가합니다. 물을 유리병에 가득 넣은 후 냉장고에 얼렸을 때, 유리병이 깨지는 경우가 있죠? 그런 현상이 생기는 이유가 바로 물이 액체 상태에서 고체 상태로 변하면서 부피가 늘어나기 때문입니다.
물 분자는 한 개의 산소 원자와 두 개의 수소 원자로 이루어져 있는데요, 물의 온도가 내려감에 따라 불규칙하게 움직이던 물 분자들이 규칙적으로 배열되면서 고체인 얼음이 됩니다. 이때 물 분자의 구조적인 특징 때문에 배열된 분자들 사이에 공간이 생기게 되고, 이로 인해 부피가 늘어나게 되는 것이죠!
▮ 물은 얼음보다 밀도가 크다
밀도는 질량을 부피로 나눈 값으로 질량이 같을 경우, 부피가 증가하면 밀도가 감소합니다. 뗏목이 물에 뜨는 것은 뗏목을 이루고 있는 나무의 밀도가 물의 밀도보다 작기 때문인데요! 반대로 암석은 물보다 밀도가 크기 때문에 암석을 물에 넣으면 아래로 가라앉습니다. 자, 그러면 이제 응용을 해볼까요? 얼음은 같은 질량의 물보다 부피가 더 큰데요, 그렇기 때문에 물과 얼음의 밀도를 비교하면 물보다 얼음의 밀도가 작습니다.이 때문에 얼음은 물 위에 뜨게 되는 것이죠. 따라서 빙하도 이와 같은 원리로 물 위에 떠 있을 수 있는 것입니다 :D
▮ 빙산의 일각이란 말 안에 숨은 과학 원리
'빙산의 일각'이라는 말을 들어본 적 있으신가요? 대부분이 숨겨져 있어 바깥으로 나타나 있는 것이 매우 적을 때 쓰는 말입니다. 이 말 속에는 과학적인 원리가 담겨 있는데요, 얼음의 밀도가 물의 밀도보다 크다면 바다의 빙산도 바다 깊은 속으로 가라앉았을 것입니다. 하지만 얼음의 밀도가 물의 밀도보다 작기 때문에 빙산은 물에 떠오르게 되는 것인데요. 만약 담수에 빙산을 놓는다면 빙산의 약 90%는 물속에 잠기고 약 10% 정도만 수면 밖으로 보입니다.
자, 그럼 담수에서는 왜 빙산의 약 10%만 수면 위로 나오게 되는 것일까요? 이것은 바로 얼음의 밀도가 물의 밀도보다 약 10% 정도 작기 때문입니다. 이 원리는 아르키메데스가 목욕탕에서 발견한 부력의 원리로도 설명할 수 있는데요, 물 속에 들어간 물체의 부피와 같은 양의 물이 물체를 밀어 올리는 힘을 발생시킨다는 것입니다. 이 때 부력의 크기는 물 속에 잠긴 물체의 부피에 해당되는 물의 무게와 같은데요! 즉, 물에 잠긴 물체의 부피가 10mL라면 이 물체는 물 10mL의 무게만큼 부력을 받는다는 것입니다.
물의 밀도는 1g/mL이므로 물 10mL의 질량은 10g이 됩니다. 100g의 얼음을 물 속에 넣는 경우를 생각하여 봅시다. 100g의 얼음의 부피는 약 110mL입니다. 물이 100g의 얼음을 떠받치기 위해서는 100ml의 부피만 물에 잠기면 되는 것이죠! 그래서 부피가 110ml인 얼음은 100ml는 물속에, 10ml는 물 밖으로 나오게 되는 것이랍니다 :D
지금까지 빙하가 물에 뜨는 원리에 대해서 알아봤는데요! 한번에 이해하기는 조금 어려운 내용이지요? 하지만 이것 하나만 기억하시면 된답니다^^ 빙하와 같은 얼음이 물보다 질량이 더 크다는 사실 ♪ 정말 신기하지 않나요?
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