바다의 움직임: 농도 기울기 - 사샤 라이트 (Sasha Wright)

전체 강연 보기: http://ed.ted.com/lessons/the-motion-of-the-ocean-the-concentration-gradient-sasha-wright

바닷물이 끊임없이 이동하는 것은 다양한 원동력을 가진 크고 복잡한 구조를 가졌기 때문입니다. 사샤 라이트는 그러한 원동력 중 하나인 농도 기울기와 바다가 어떻게 지속적으로 공간을 차지하기 위해 움직이고 있는지를 설명합니다.

강연: 사샤 라이트,
영상: 앤드류 포에스터( Andrew Foerster)

두둥실 너울에 떠다닌 경험이 있다면

바다가 항상 움직이고 있다는 것을 아실 겁니다.

멀리서 보면 좀 더 잘 이해할 수 있습니다.

우리의 지구는 71퍼센트가 물로 덮혀있고

그 물이 하나의 흐름을 이룬 채 지구를 돕니다.

지구를 감싸고 도는 이 거대한 회전 띠는

많은 복잡한 원동력으로 인해 발생합니다.

그러나 따지고 보면 그냥 하나의 펌프가

지구 전체를 따라 도는 물을 움직입니다.

열염분 순환이라 불리는 이 과정은

단순한 개념에 의해 발생합니다:

바로 농도 기울기 입니다.

잠시 바다를 떠나서

우리가 빈방에 있다고 가정해 봅시다.

거기엔 많은 로봇 청소기들이

한 곳에 모여있습니다

한꺼번에 그 청소기들을 작동시키면

청소기들이 밖으로 쏟아져 나올겁니다.

서로 부딪히고, 서로에게서 멀어지기도 하면서

결국에는 각 방에 청소기가
일정하게 분포하게 되겠죠.

그 청소기들은 무작위하게

균형 상태를 향해서 움직이는데,

그 균형 상태는 물질들이
공간을 차지하는 밀도가

동일한 상태입니다.

이것이 농도 기울기에서도 나타납니다.

물질들은 수동적으로 높은 곳

또는 꽉 찬, 집중된 상태에서

낮고, 편안한 상태로
이동하기 때문입니다.

이것이 해류나 열염분 순환과
어떻게 관련이 있을까요?

열은 온도라는 뜻이고

염분은 소금기라는 뜻이기 때문에

실제 바다에서

온도와 소금기는

농도가 높은 곳에서
낮은 곳으로 흐릅니다.

그럼 다시 바다로 가서

어떻게 진행되는지 봅시다.

짠!

여러분은 해수면에 있는 분자로 바뀌어

온대 기후인 뉴욕 해안가에서

엄청난 수의 소란스러운
다른 분자들과 함께 떠다닙니다.

여기에 태양광선이 활성제 역할을 하고

여러분과 다른 물 분자들은

밀치고 튕기면서 부딪히게 됩니다.

로봇 청소기들처럼 말이죠.

분자들이 더 많이 퍼질수록

수면에 있는 물 분자들의

농도는 낮아집니다.

이러한 이동 현상을 통해

여러분은 높은 농도에서
낮은 농도로 흐르게 됩니다.

여기서 물리학의 법칙을 잠시 멈추고

여러분이 물 분자인 채로

해수 깊은 곳까지 가라앉았다고 해보죠.

그 춥고 깊은 곳에서는

상대적으로 적은 태양열 때문에

물 분자들의 움직임이 느려집니다.

높은 밀도에서도 움직임없이
머물수 있다는 뜻이죠.

여기서는 밀쳐냄이 없습니다.

하지만 분자들이

비좁은 공간으로부터
빠져 나오려는 힘 때문에

곧 위쪽으로 올라가기 시작합니다.

수면 근처의 좀 더
넓은 공간으로 말입니다.

이것이 어떻게 온도가

물 분자들을 균형 상태에 이르기까지

높은 밀도에서 낮은 밀도로

이동시키는지에 대한 설명입니다.

그러나 해수는 물 분자로만
이루어져 있는 것은 아니죠.

소금 이온들도 많이 있습니다.

그리고 물 분자들 처럼, 이것들도

더 넓은 공간으로 가고 싶어합니다.

태양에 의해 바다가 데워짐에 따라

여러분과 같은 물 분자들 중 일부는

수면에서 증발하게 되면서

수중에 있는 소금양이 늘어나게 됩니다.

붐비는 공간에 남은 소금 이온들은

깊은 곳에서

더 넓은 공간을
즐길 수 있다는 것을 알게 됩니다

그래서 그들 역시 물기둥을 따라

밑으로 내려가면서
다시 이주가 시작됩니다.

극지방에서,

우리는 이 제한적이고 지역적인 과정이

어떻게 지구 전역으로 퍼져 나가는지 볼 수 있습니다.

북극과 남극에서는

얼음 조각들이 물의 표면을 덮으면서

수면과 깊은 곳의

온도 차이가 거의 나지 않습니다.

어디든 매우 춥죠.

그러나 염분 농도는 차이가 납니다.

그리고 이 이론에 의하면

그 염분 차이가 이동을 일으킵니다.

여기서는 태양광선이
수면의 얼음을 녹이면서

바다에 새로운 물 분자들이

늘어나게 됩니다.

그렇게 되면 여러분과
다른 물 분자 사이의 공간이

점점 좁아지게 되어

공간을 두고 다시 다툼이
일어나는 것은 물론이고

역으로 소금 이온들의 농도가

묽어지게 됩니다.

그래서, 물 분자인 여러분들은

농도 기울기를 따라 내려가면서

좀더 편안한 환경에 도달합니다.

반면에, 소금 이온들에게는

해수면의 낮은 밀집도가

좋은 환경으로 작용해서

바다 밑바닥의 좁은 곳에서
북적대고 있는 소금 분자들을

수면으로 올라오게 만듭니다.

온대와 극지대 두곳 모두,

농도 기울기에 따른 이동 현상에 의해

해류가 발생합니다.

그리고 이것이 바로
열염분 순환이라 불리는

지구 전역으로 퍼지는

해류의 시작점입니다.

이것이 바로, 아주 단순한 개념이

지구에서 발생하는 가장 거대하며

가장 중요한 시스템 중 하나의

작동 원리가 된다는 거죠.

그리고 주위를 둘러 보면

이 원리는 모든 곳에 존재한다는 것을
알게 될 것입니다.

불을 켜면 같은 원리가 적용됩니다.

농도 기울기가

전기의 흐름을 조종해서

전기 입자들이 한곳에
뭉치도록 하여

전류 밀도가 낮은 곳으로
흐르도록 합니다.

여러분 손가락에 의해

스위치가 올라가고
통로가 열리면 말이죠.

사실, 지금도 경사도 현상이

몸 안에서 발생하고있습니다.
호흡하며 농도의 산소가

폐 속으로고 들어가면

그 산소는 여러분의 폐를 거쳐서

혈관으로 보내집니다.

우리는 세상에
복잡한 물리적인 문제가

아주 많이 있다는 걸
알고 있습니다.

하지만 때때로 그 문제를 이해하는

첫 번째 열쇠는 매우 단순하죠.

그래서 여러분이 어마어마한

해류를 만난다거나

또는 전기가 어떻게 작동하는지
알아내야 한다면

겁에 질리지 마세요.

어떤상황을 이해하는 건 전기 스위치를
켜는 것 만큼이나 단순할 수 있답니다.