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대륙이동설의 측지학적 논증

Contents 지질학적 기의 길이 예상되는 오늘날의 대륙이동 달 관측에 의한 그린란드 경도변화의 증거 무선전신 경도측정법에 의한 그린란드 이동의 입증 북미 - 유럽간의 경도차 마다가스카르의 경도변화 위도변화발표를 하기 전에 … 이 장에서는 반복적인 천문학적 위치측정을 통하여 오늘날에도 대륙이 이동하고 있는 것을 보임으로써 대륙이동성을 증명해 보이고자 한다 . 그린란드의 운동을 최근에 측지학적 방법으로 실증한 바 있는데 , 이 방법은 가장 정밀하고 가장 이론이 없는 , 그리고 수치적으로 확증할 수 있는 증명법이다 . 측지학적 방법의 큰 장점은 정밀한 천문학적 위치측정을 통해서 대륙이동설의 옳고 그름을 직접 검사해 볼 수 있다는 것이다 . 한 가지 문제는 길지 않은 시간에 이루어진 천문학적 반복 측정으로도 이동여부가 드러날 만큼 이동속도가 충분히 크냐는 것이다 .용어 설명 경도 : 지구상의 한 지점을 지나는 자오선과 런던의 그리니치천문대를 지나는 본초자오선과의 각도차를 그 지점의 경도라 한다 . 본초자오선을 중심으로 동서로 나누어 , 각각 동경 180°, 서경 180° 로 한다 . 지구는 24 시간에 360° 회전하므로 회전각도로부터 시간을 알 수 있는데 , 경도차 15° 는 1 시간 , 15' 은 1 분 , 15 는 1 초에 해당한다 . 따라서 어떤 지점의 지방시와 그리니치시의 시차로부터 그 지점의 경도를 알 수 있다 . 즉 , 크로노미터를 그리니치시에 맞추고 천문관측으로 측정한 지방시와 비교하면 임의 지점의 경도가 구해진다 .용어 설명 위도 : 위도를 알고자 하는 지표면 한 지점에서 연직선을 세우고 , 이것과 지구의 자전축이 이루는 각도를 측정하면 그 여각이 위도이다 . 정확히는 이 연직선이 지심을 지나지 않아서 , 지리위도의 수직선과 다르다 . 따라서 천문위도와 지심위도의 차는 최대 20″ 정도에 이르는데 , 실용적으로는 같다고 생각하면 된다 .1. 지질학적 기의 길이 빙기가 끝난 시점에 대한 여러 의견들 알프스 빙하를 연구한 펭크는 5 만년 전 슈타인만은선이 방출되고 최초의 원 소는 몇 단계의 중간 과정을 거쳐 납으로 변화 다색성 색무리 : 방사능 원소에서 방출된 헬륨원자가 그 둘레에 다색성 색무리를 형성 . 이 색무리는 시간이 지 남에 따라 커지게 되는데 그 크기로부터 연령을 알 아냄 .보른은 헬륨법을 사용 - 신생대 마이오세 암석 (6 백만 년 연령 ) - 마이오세 - 에오세 암석 (2 천 5 백만 년 연령 ) - 고생대 석탄기말 암석 (1 억 3 천 7 백만 년 연령 ) - 알곤키안 (3 억 5 천만 년 연령 ) 납의 상대적 양 측정 - 석탄기말 암석 (3 억 2 천만 년 연령 ) - 알곤키안 (12 억 년 연령 ) 1. 지질학적 기의 길이1. 지질학적 기의 길이 납을 이용하면 헬륨법보다 더 높은 연령이 나오며 , 이러한 측정 방법은 퇴적물의 두께에 입각하여 추정한 값들보다 훨씬 큼 ▶헬륨이 가볍 기 때문에 헬륨이 남아 있어야 그 값을 정확하게 알 수 있는데 헬륨이 날아가버리니까 납 이용보다 더 낮은 연령이 나옴 . 지질학적 시간이 오래되면 기간이 더 길어지는 것은 당연 . 다퀘는 엄청난 지질시대의 길이가 퇴적물의 두께에 비교할 때 모순적이므로 방사능 연령측정법이 믿을 수 없다는 것이다 . 그러나 여기서 우리는 오직 신생대 제 3 기 이후의 연령에만 관련이 되며 이 기간에 대해서는 여러 연령 측정법들이 꽤나 일치되는 결과를 내놓음 .2. 예상되는 오늘날의 대륙이동 대륙이 과거로부터 일정한 속도로 이동하면 경과된 시간과 대륙의 이동경로를 이용해 대륙의 연간 이동속도를 어림 잡을 수 있음 . 시대구분 ( 경과 시간 ) 에 불확실성이 있으나 짧은 기간 동안의 이동량 측정 은 가능2. 예상되는 오늘날의 대륙이동 가장 큰 거리변화는 그린란드와 유럽 사이 , 그 다음으로는 아이슬란드와 유럽 , 그리고 마다가스카르와 아프리카 사이에서 예상 그린란드와 아이슬란드 경우에는 이동이 동 - 서 방향이어서 천문 측지관측에서는 경도차만 검출되고 위도차는 나타나지 않음 . 지역 이동거리 (km) 분리후 대략의 경과시간 ( 백만 이동이라는 관점에서 검토하여 대륙이동의 가설이 실로 그럴듯한 설명이 될 수 있다고 결론지었음 .3. 달 관측에 의한 그린란드 경도변화의 증거 북동 그린란드의 경도는 측정값이 3 개나 있었음 . 사비네는 사비네 섬 남쪽해안에서 측량을 실시 하였으나 표식 남겨져 있지 않음 뵈르겐 , 코프랜드는 사비네 섬의 동쪽으로 수백미터 떨어진 곳에서 경도측량을 실시 코흐는 사비네섬 북쪽의 단마르크스하펜에서 측량실시 - 사비네 섬과 삼각망으로 연결3. 달 관측에 의한 그린란드 경도변화의 증거 상기 측량치 로부터 얻어진 북동 그린란드와 유럽 사이의 거리 증가량 -1823 년부터 1870 년 사이 : 420m ( 즉 , 연간 9m) -1870 년부터 1907 년 사이 : 1190m ( 즉 , 연간 32m) 이 세 측정에서의 평균 오차는 각각 -1823 년 : 약 124m/ 1870 년 : 약 124m/1907 년 : 약 256m 결론 관측자료들은 대륙이동설에 아주 잘 들어맞으며 또한 대륙이동설로 가장 잘 설명된다 . 그러나 큰 오차때문에 이 자료가 대륙의 이동을 확실하게 증명한다고 할 수는 없다 .4. 무선전신 경도측정법에 의한 그린란드 이동 입증 무선전신 경도측정법이라 함은 시간정보를 무선전파로 받아서 특정 지점의 경도 및 그 변화를 알아내는 방법으로 , 일명 무선시간 송신법이다 . 이는 달의 자오선 통과 등을 이용하여 시간을 알아냈던 과거의 방법보다 훨씬 정확4. 무선전신 경도측정법에 의한 그린란드 이동 입증 옌센은 그린란드 서쪽에서 두 가지 과업을 실행 고트호프 거류지에서 옛날의 경도측정 되풀이하여 차이를 비교 1863 년 팔베와 블루메 국제극지년인 1882-1883 년에 측정 - 모두 달을 이용하여 측정  이 방법에 따른 부정확성 때문에 평균하여 중간인 1873 년의 값과 자기 자신의 체계적 오차가 없는 새 측정값과 비교 결론 : 그린란드가 이 기간 동안에 서쪽으로 약 980m, 즉 연간 20m 이동 .4. 무선전신 경도측정법에 의한 그린란드 이동 입증 각 원의 반경 - 에 의한 그린란드 이동 입증 옌센의 측정결과와 비교시 그리니치와의 경도차가 늘어남 - 유럽과 그린란드 사이의 거리가 5 년에 약 0.9 초 , 즉 , 연간 36m 씩 멀어짐 . 이는 관측오차의 9 배나 되는 값 . 다른 한편으로는 무선 시간 송신법에 의한 오차의 한계를 넘어섬 . 따라서 이 결과는 그린란드의 이동이 현재도 진행 중이라는 증거 .5. 북미 - 유럽 간의 경도차 북미에서 최초로 이루어진 경도측정은 달 관측이 아닌 전화선을 이용함 - 기대되는 거리 변화량이 매우 적음 ( 연간 약 1m) ※ 이 값은 뉴펀들랜드가 아일랜드로부터 분리된 이래의 평균치 . 그 후 그린란드가 분리되었기에 북미대륙의 이동에 변화가 있었을 것 - 이후 북미대륙은 기저층에 비해 남쪽으로 미끄러짐 ⅰ) 북미 래브라도와 남서 그린란드 양편의 서로 일치되는 해안지역 을 비교 ⅱ) 샌프란시스코 지진 단층면의 주향 방향 , 캘리포니아 반도에 작용한 압축력으로 증명 ( 그림의 화살표들은 반대로 되어야 옳음 )5. 북미 - 유럽 간의 경도차 대서양 횡단 케이블을 이용한 1886 년 , 1870 년 , 1892 년의 경도측정을 기초로 거리증가가 연간 약 4m 에 이르는 것으로 결론지음 - 갈레 (Galle) 는 이 결과를 두고 부적절한 측정들의 연합에서 기인되었다고 비난함 . 무선 시간 송신법에 의한 경도측정 - 대서양 횡단 케이블을 이용한 측정의 문제점을 고려한 새로운 경도측정 - 세계대전으로 케이블이 끊어져서 조기중단 되었으나 경도변화량이 작다는 것을 확실하게 증명 - 캠브리지와 그리치니 사이의 경도차는 다음과 같음 1872 년 : 4 시간 44 분 31.016 초 1892 년 : 4 시간 44 분 31.032 초 1914 년 : 4 시간 44 분 31.039 초5. 북미 - 유럽 간의 경도차 새로운 경도측정에 의한 유럽 사이의 거리증가 증명 - 1927 년 10 월과 11 월에 측정한 북미와 유럽 사이의 경도차를 1913~1914 년의 측정치와 비교 - 1927 년 워싱턴과 파리의 경도차다고 봄6. 마다가스카르의 경도변화 마다가스카르의 좌표변화에 주목 - 달의 자오선 통과와 무선시간송신법으로 마다가스카르의 경도를 측정 - 마다가스카르는 그리니치에 비하여 연간 60~70m 씩 크게 이동하는 것으로 나타남 - 앞서 마다가스카르는 아프리카에 비해 훨씬 작은 값 ( 연간 9m) 으로 이동함을 언급 = 그리니치에 비하여 남아프리카 역시 상대적으로 동쪽으로 이동 하는 것으로 여겨지나 측지학적 방식에 입각한 베게너는 더 이상 어떤 말을 하기가 어려웠음 - 결론 : 마다가스카르에서 관측된 경도변화는 대륙이동설에 부합 연도 관측자 관측방법 그리니치 동경 1889~1891 콜린 달의 자오선 통과 3 시간 10 분 7 초 1922 콜린 무선 시간송신법 3 시간 10 분 13 초 1925 프와송 무선 시간송신법 1 시간 10 분 12.4 초7. 위도변화 오래전부터 유럽과 북미대륙의 천체관측소에서 측정한 위도변화 - 할 (Hall) 은 다음과 같은 위도감소가 있다고 생각 파리 : 28 년간 약 1.3 초 밀라노 : 60 년간 약 1.51 초 로마 : 56 년간 약 0.17 초 나폴리 : 51 년간 약 1.21 초 프로이센의 쾨니히스부르크 : 23 년간 약 0.15 초 그리니치 : 18 년간 약 0.51 초 - 코스틴스키와 스콜로브에 의하면 풀코바 장기적인 위도감소 . 이외에도 북미 대륙에서는 워싱턴이 18 년간 약 0.47 초 - 관측소 돔에서는 이른바 “ 방굴절 ” 현상에 의하여 체계적 오차가 발생한다고 알려져 있는데 , 사람은 오랫동안 상기의 위도차를 모두 이 오차로 여기고 있었음 .7. 위도변화 근래에 들어서 위도차가 실제적이라는 주장이 증가 - 람베르트가 캘리포니아의 유키아를 비롯한 다른 관측소들의 위도가 변하고 있다고 지적 . - 람베르트는 논문에서 “ 위도 변화가 나타나는 곳에 국제 관측소뿐만이 아니다 . 로마도 1855 년 이후 외견상 약 1.45 초 의 위도변화 = 이상 현상에 대한 체계적 연구가 절실히 필요 특이한 점은 위도변화가 위에 언급한 과거의w}

자연과학| 2010.11.23| 29페이지| 1,500원| 조회(279)

경도, 대륙이동설, 측지학, 위도, 삼각측량, 대륙이동설근거

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대륙이동의 본질

진 행 순 서 대륙이동설의 등장 대륙이동설 이전의 이론 ( 육교설 ) 대륙이동설 이전의 이론 ( 지구수축설 ) 지구수축설 / 육교설의 한계맛보기 퀴즈 과거 여기저기 대륙에서 수많은 동일종들이 나타나는 사실로부터 발생된 가설 과거 대륙이 육지 통로로 연결되어 있었다는 가설대륙이동설 이전의 이론 ( 육교설 ) 육교설의 발생 기원 왜 각기 다른 대륙에서 같은 종의 화석이 발견되나 ? = 대륙이 연결되어야만 가능 육교설의 가정 뭍을 이루든 물로 덮였든 대륙지괴는 전 지질시대를 통해서 상대적 위치가 전혀 변하지 않고 유지되었다고 생각함 중간대륙 ( 육교 ) 을 통해 동 , 식물의 교류를 했고 , 그 중간대륙들이 침몰한 이후에 오늘날의 지리분포를 이룸지구수축설 지구체가 쭈그러드는 것은 내재적인 성질 사과가 수분을 잃고 말라감에 따라 껍질이 주름지는 것처럼 , 냉각에 따른 지구 수축으로 지구표면에 습곡산맥이 형성됨 [ 그림 1] 사과대신 단호박이 수분이 빠지면서 주름진 사진 [ 그림 2] 달의 내부의 냉각에 의한 수축으로 표면이 밀려난 사진 대륙이동설 이전의 이론 ( 지구수축설 )대륙이동설 이전의 이론 ( 지구수축설 ) 지각 수축설의 근거 지각수축에 따라 지각전반적으로 요곡력에 의해 지루 (horst) 가 형성 = 지루가 형성되고 난 후 , 남아서 융기된 지역은 상대적으로 빨리 침강하여 뭍이 해저가 되고 , 해저가 뭍이 되는 윤회가 반복됨 ※ 그 근거로서 라이엘 이 대륙 대부분에서 해저 퇴적층이 나타남을 제시 수축으로 발생한 요곡력 으로 인한 지루의 형성 ※ 지루 : 단층 지형의 하나 , 양측이 거의 평행한 단층에 의하여 생긴 산지 쥐스 ( Suess ) 지구의 면모 中 ※ 지각은 지구중심을 향해 모이는 일반적 경향을 가지는데 , 모든 융기는 이러한 경향에서 후에 남겨진 외견상의 것이다지구수축설의 한계 전 지표면이 ( 마른 사과처럼 ) 균일하게 주름져 있는가 ? ( 조륙운동과 조산운동에 의해 ) 직접 움직인 융기는 어떻게 설명할 것인가 ? 동아프리카 열곡대에 나타나는 장력은 어떻게 설명할 것인가 ?지구수축설 이론의 난점들 (1/6) 오버스러스트 ( overthrust ) 비늘이 쌓인것 같은 이구조는 역단층 종류로서 , 경사가 45° 이하의 낮은 각도에서 상반이 밀려 올라간 역단층을 스러스트 (thrust: 衝上斷層 ) 혹은 오버스러스트 ( overthrust ) 라고 한다지구수축설 이론의 난점들 (2/6) 조산대 수축 ( 시트 습곡구조 ) 시트 습곡구조 ( Overthrust ) 는 엄청난 횡압력으로 발생 수축설에 의한 계산보다 훨씬 더 강한 압력으로 발생된 구조 종전의 수축설로는 알프스의 압축이 ½ 로 계산되는데 새로 널리 인정받는 이 오버스러스트설에 의하면 ¼ 내지 1/8 의 압축 값이 나온다고 한다 . 현재의 알프스폭이 약 150km 에 이르므로 이는 600~1200km 폭의 지각이 압축된 것이다 조산대의 생성은 자각의 대규모적 수평운동으로 설명해야 하며 , 단순한 수축이론으로는 수용되기 곤란하다 .지구수축설 이론의 난점들 (3/6) 방사능 열 생산 라듐원소 의 발견으로 지구냉각 이론을 부정할 수밖에 없음 라듐원소는 붕괴하면서 지속적으로 열을 발생 지구 도처의 암석에는 측정할수 있을 만큼의 라듐원소를 함유 = 상당량의 열 발생 최근 연구 결과에 의하면 지각 아래에서는 방출되는 열량보다 더 많은 열이 생산되어 온도가 상승 하고 있다고 한다 . 그러나 심해분 지역에서는 이와 반대로 방출량이 생산량을 능가한다 . 따라서 지구전체로 본다면 열의 생산과 방출량이 비슷하다 . 따라서 지구전체로 볼 때 열의 생산과 방출이 평형 ( Steadt state ) 을 이루고 있다 .지구수축설 이론의 난점들 (4/6) 중간대륙의 물 치환 교재 p.32 그림 2 처럼 대륙들 사이에 중간대륙을 복원해 넣으면 해분의 면적이 획기적으로 줄어들어 대양의 물이 갈 곳이 없어짐 . 따라서 이 중간대륙으로 인하여 넘치는 해수의 양이 엄청나기 때문에 해수면이 상승되고 심지어 중간대륙까지도 침수될 것이다 . 그러면 원하던 복원자체가 이루어지지 않아서 그림 2 는 복원이 불가능한 상황을 나타내는 것이 된다 . 이 과정이 가능하려면 당시의 해수양이 매우 적었거나 , 해저의 깊이가 매우 깊어야 한다는 무리한 가정이 요구됨지구수축설의 한계 (5/6) 지각평형의 원리 지각은 비중이 더 높고 비교적 잘 흐르지 않는 하부기반 위에 정수압적 평형상태로서 유지 하부기반의 유체점성도가 매우 높아 상하운동이 제한 지구수축설의 융기와 침강의 윤회한다는 것을 반박 지각이 지각평형상태로부터 벗어나는 예 대륙 내부에 빙하가 생성 될 경우 빙하로 인해 대륙이 서서히 침강하고 , 빙하가 녹은후 다시 원래 상태로 지각평형을 유지 높은 유체점성도로 인해 진행과정은 매우 천천히 진행 대륙에 쌓인 퇴적층 역시 대륙침강을 유도가능 엄청난 부하없이 육지가 심해가 되는 것은 불가능 이는 지구수축설 뿐만 아니라 중간대륙의 해침역시 반증지구수축설의 한계 (6/6) 해저퇴적물의 천해성 지구수축설은 대륙상의 해저퇴적물이 시간의 흐름에 따라 대륙과 해저가 계속 교대된다는 생각을 함 육상퇴적물의 연구 결과 거의 예외없이 천해성 퇴적물로 판명 이 결과는 대륙체는 결코 깊은 해저가 된 적이 없다는 것을 증명 영구설 지구의 대륙지괴는 대륙지괴로서 지구역사 동안 영원하다는 이론 해저퇴적물의 천해성 / 지각평형설의 중간대륙의 반증으로 증명 육교설이 설명했던 각기 다른 대륙의 같은 화석분포를 설명할 수 없음대륙이동설 가 정 심해저는 지구의 두 번째 층이 노출된 곳이다 . 이 두 번째 층은 대륙지괴의 아래에도 있으리라 생각된다 . 2. 대륙지괴를 이루는 최외곽 층은 지구표면 전체를 덮고 있지는 않다 .대륙이동설 해안선 일치 - 브라질해안과 카메룬의 해안 - 북미대륙도 유럽에 연접 . 뉴퍼틀랜드와 아일랜드의 이북이 그린란드와 함께 한 덩어리의 지괴를 이루고 있었다가 신생대 제 3 기 , 4 기에 이르러 서로 멀어짐 . - 남극 , 호주 , 인도는 쥬라기 초까지 남아프리카에 연접하여 남미와 함께 하나의 거대한 대륙을 이루고 있었음 .대륙이동설 조산대 생성 1. 인도 - 인도는 대부분 천해로 덮인 기다란 땅을 통해서 아시아 대륙과 연결 . 호주 그리고 마다가스카르와 분리되면서 인도는 아시아에 접근하여 가고 긴 연결부는 점점 압축되어서 현지구상에서 가장 험준한 습곡산지 , 즉 히말라야와 고산 아시아 되었음 . 2. 북미대륙과 남미대륙 - 북미대륙과 남미대륙은 서향 행진하는 과정에서 전방부가 태평양 해저의 저항을 받아 압축되고 습곡되었음 .대륙이동설 호상열도 1. 호주 - 대륙붕 바다에 의해서 뉴기니아와 분리 . 호주가 이동하는 북쪽방향에 뉴기니아에는 젊은 고산지가 생성 . 처음엔 현재 호주의 동해안이 전방부였음 . 동해안에 뉴질랜드가 접해있었던 관계로 뉴질랜드에 습곡산지가 생겨남 . 이동방향이 바뀌면서 뉴질랜드는 분리되어 뒤처져놓이게 되었음 . 이와 같은 원리로 동아시아에 호상열도가 남게되었고 , 중미뒤에 소인도 제도와 대인도 제도 , 남미뒤에 남인도 제도가 남게 되었음 .결 론 이동설을 기본으로 놓으면 , 육교설과 영구설에서의 정당한 요구조건들은 모두 만족될수 있다 . 육교는 훗날에 침몰된 중간대륙이 아니다 . 분리된 오늘날의 대륙들은 과거에 직접 붙어 있었던 것으로 이해해야 한다 . 영구한 것은 각개 해양과 대륙들 자체로서가 아니라 해양지역 전체 그리고 대륙지역 전체임 .{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2010.11.23| 18페이지| 1,500원| 조회(236)

대륙이동설, 대륙이동, 배게너, 대륙이동설 근거

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중력이상의 이해

GRAVITY ANOMALIES 1. 배경지식 - 1) 중력과 중력가속도 측정법 2) 지오이드 ( Geoid ) 의 정의 2. 중력이상 - 1) 중력이상 (Gravity anomaly) 의 정의 2) 중력보정 (Gravity correction) 에 대하여 위도보정 , 자유공간보정 (free-air correction, 고도보정 ), 부게보정 , 지형보정 .중력 중력 (Gravity) 이란 ? 질량이 있는 모든 물체 사이에는 서로 끌어당기는 만유인력이 작용한다 . 특히 지구가 물체를 잡아당기는 힘을 중력이라 한다 . 정확히는 만유인력과 지구의 자전에 따르는 원심력을 더한 힘이다 . 오늘 우리가 적용할 이론은 뉴턴의 중력법칙인데 이를 기술해보면 아래식과 같다 . 이 수식이 우리가 앞으로 적용할 기본 중력 공식이다 .중력가속도와 크기 측정 중력의 크기는 물체의 질량에 비례하나 자유낙체는 질량에 상관없이 일정한 가속도로 떨어진다 . 약 9.8㎨, = 982987.858 mGal 의 이 가속도를 중력가속도라 하며 지표면에서의 중력값은 gs 로 표현하는데 이는 지구가 완전한 구라는 가정하에서 계산된 것이다 . 정확한 중력가속도 값은 장소에 따라 조금씩 다르다 . 이는 지구 자전에 따른 원심력이 위도에 따라 다르고 , 지구가 완전한 구체가 아니라 약간 평평한 타원체이며 , 지구 내부의 지질구조가 균일하지 않기 때문이다 . 예를 들어 지구중심까지의 거리가 가장 멀고 원심력이 강한 적도에서는 중력이 최소가 되고 , 지구중심까지의 거리가 작고 원심력도 작은 극지방에서 중력이 최대가 된다 . 중력측정의 한 방법은 오른쪽 식과 같이 단진자의 주기를 이용하는데 , 이 값을 절대 중력 값이라 한다 . 여기서 l 은 단진자의 길이이다 . ※ 실제 중력은 대부분 용수철 형식의 중력계를 사용하여 표준지점에 대한 상대적인 값을 얻는데 , 이를 상대 중력 값이라 한다 .지오이드 ( geoid ) 는 지구상에서 높이 ( 해발고도 ) 를 측정하는 기준이 되는 가상면이다 . 이 면은 중력값 이 같은 등퍼텐셜면 이고 , 연직선과 수직이 된다 . 즉 , 물체는 이 면에 대해서 수직 방향의 중력을 받는다 . 지오이드는 바다에서는 평균 해수면으로 정의하고 , 육지에서는 바다에서 시작하여 가상의 수로를 팠을 때 , 수로의 수면으로 정의한다 . 지오이드는 지역에 따라 국제기준타원체와의 높이 차이를 보이는데 , 그 차이는 최대 100m 정도이다 . 지오이드의 형태 ( 또는 , 위치에 따른 중력 작용선 ) 의 변화를 측정하면 , 지표 아래에 주변과 다른 밀도를 갖는 물질의 존재를 파악할 수 있다 . 지오이드 ( Geoid ) 란 참고 : 1979 년 국제측지학협회는 지오이드에 상당하는 등중력퍼텐셜면의 퍼텐셜값을 (6,263,686±3)×10㎡/s 2 으로 채택하였다 .중력이상 (Gravity Anomaly) 중력이상 ( 重力異常 ) 이란 지구를 균질한 회전타원체 로 가정할 때의 중력 이론값과 지표에서의 중력 실측값과의 차이를 말한다 ( 중력이상 = 실제중력 - 중력이론값 ). 지구의 지하 구성물질의 구조를 파악하기 위해서는 지하물질의 밀도차를 제외한 모든 요소의 영향을 제거해야 한다 . 이러한 작업을 중력보정 (gravity correction) 이라고 한다 . 즉 , 지하물질의 밀도 외의 위도 , 고도 , 지형 , 등의 영향을 보정을 해주는 것이다 . 중력이상을 나타내는 지역을 중력이상대 라고 하며 , 밀도가 큰 물질이 매장되어 있는 경우에 중력이상은 (+) 로 , 밀도가 작은 물질이 매장되어 있는 경우 (-) 로 나타나서 지하구조나 자원의 탐사 대상지역이 될 수 있다 .요약표중력 보정의 전체 개요위도에 따른 중력차를 보정하는 것 . 위도에 따라 지구 자전축으로부터의 거리와 자전에 의한 원심력이 달라진다 . 전자는 지구가 완전한 구가 아닌 타원체이기 때문이다 . 위도 에서 지구 중력가속도의 이론 값을 GRS 67 표준중력식이라고 하는데 그 값은 다음과 같다 . = 978031.846(1+0.005278895 +0.000023462 ) ( mGal ) 위도보정을 위해서는 측정된 중력치에서 이 값을 빼주어야 한다 . 위도보정자유공간보정 (Free-air reduction) 의 의미는 높이가 h 인 측점에서 측정된 중력값 Go 를 Geoid 면상에서의 값으로 보정하는 것이다 . 이때 , 고도 h 와 Geoid 면 사이에 존재하는 물질의 인력은 고려하지 않고 단지 측점의 고도에 따른 중력치의 변화를 보정하는 것이다 . 다음 장에서 보이는 바와같이 고도가 1m 높아지면 중력값은 0.3086mgal 감소한다 . 따라서 고도보정후 즉 , Geoid 면상에서의 중력 값을 얻기 위해서는 0.3086h mgal 을 더해주어야 한다 . 부연설명 : 지하 암석의 밀도 분포에 관한 정보를 얻기 위해서는 중력 측정값을 여러 지점에서 얻어서 비교하여야 하는데 , 일반적으로 지표는 아래 그림에서처럼 평탄하지가 않다 . 그래서 b 지점에서 측정한 값을 B 지점에서 측정한 값으로 보정하여서 A 점에서의 값과 비교하고자 하는 것이다 . 자유공간 보정 이란자유공간보정 증명식이 값을 자유공간보정 (free-air correction) 이라 일컫는다 .부게보정이란 자유공간보정에서는 측점과 Geoid 면 사이에는 물질이 존재하지 않는 것으로 가정했지만 , 실제로는 매질이 존재하여 중력의 크기에 영향을 미친다 . 이러한 매질의 효과를 제거하는 것을 부우게 ( Bouguer ) 보정 이라고 한다 . 이를 위해서는 측정된 중력값 Go 에서 두께 h, 밀도 ρ 인 무한평판 ( 즉 , 반지름이 무한인 원통 ) 의 인력 를 빼준다 . 이 값은 0.0419 이다 .부게보정식의 의미 지표면에서 P 점까지의 높이 H 의 원통이 있다고 가정한 후 다음의 식을 이용하여 부게보정을 구할 수 있다부게 보정에는 측점과 기준면 사이에 무한 수평판 이 존재하는 것으로 가정하였다 . 그러나 지형굴곡은 수평이 아니기에 이 가정은 정확하지 않다 . 아래 그림은 중력측점 B 에 대한 부게판을 보여주고 있다 . x 에는 암석이나 퇴적물이 존재하지 않는다 . 질량이 없는데도 빼주었기 때문에 이 과다보정을 더해주어야 한다 . y 의 경우에는 초과질량이 B 점에 있는 중력계에 위로 당기는 인력으로 작용한다 . 따라서 그러한 영향을 없애주기 위해서는 역시 보정값을 더해주어야 한다 . 이러한 지형 기복 효과를 보정하는 것을 지형보정 (TC: terrain correction) 이라고 한다 . 그 값의 계산은 다소 복잡하지만 손쉬운 표 (Hammer chart) 가 나와 있어 이를 이용하면 된다 . 지형보정 이란결 론 이상 모든 보정을 마치면 부게이상 ( Bouguer anomaly) 식이 되며 주로 육상탐사에서 활용된다 . 부게보정과 지형보정을 실시하지 않으면 자유공간이상 (Free-air anomaly) 식이 되는데 이는 주로 해양탐사에서 활용된다 .{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2010.11.23| 15페이지| 1,500원| 조회(279)

중력, 이상, Gravity, 중력이상

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지진파(seismic wave)의 연구

Contents 지진파란 ? 지진파의 종류 Various Constants 지진파 속도의 일반적 증가요인 Body waves Surface waves 예시지진파란 ? 地震波 (seismic wave) 지진이 발생할 때의 진동의 움직임 지진파의 측정은 지진계를 이용 지구내부를 연구하는 방법으로 사용지진파의 종류 실체파 ( Body waves ) - 지구의 내부 ( 몸체 ) 를 통과해 전파되는 파 파의 진행과 매질의 운동방향에 따라 P 파 와 S 파 로 나뉨 표면파 ( Surface waves ) L 파 지표면을 따라 전파되는 파 진폭은 깊이에 따라 지수함수 형태로 감소 파의 진행과 매질의 운동방향에 따라 R 파 와 Q 파 로 나뉨지진파의 종류 ( a) surface wave - 에너지 ( 진폭 2 ) 분배 부피 : 2 п vtz =2 п xz - 거리 x 에서 진폭 ∝ x -1/2 Body wave 와 Surface wave 의 진폭차의 이유 (b ) body wave - 에너지 ( 진폭 2 ) 분배 부피 : 4 п v 2 t 2 =4 п x 2 - 거리 x 에서 진폭 ∝ x -1Various Constants 지진파 속도를 좌우하는 요인 Young's modulus (E) Poisson's ratio ( ν ) Shear modulus ( μ ) Bulk modulus (K)Various Constants - Young's modulus 영율 (E) 막대기를 누르거나 잡아당길 때의 거동 늘어나지 않으려는 저항력과 같음재료가 인장력의 작용에 의해 늘어날 때 그 (L) 방향 변형율 와 직각 방향 (w) 변형율 사이의 비율을 나타내는 값 ν = ( δ w/w)/( δ L/L) 재료가 균질하고 작용하는 축방향력이 전구간에서 일정하게 나타나야 한다 . Various Constants - Poisson's ratioVarious Constants - Shear modulus 전단계수 ( 강성률 , μ ) 물질이 전단력에 저항하는 능력 Shape 변화 저항능력이 큰 물질은 강성률이 큼 유체의 경우 저항력이 전혀 없으므로 강성률이 없음 ( μ =0)체적탄성계수 ( 비압축률 , K) 압력에 저항하는 정도 부피 변화에 저항하는 정도 K=∞: △V=0 ( 압축불능 ) Various Constants - Bulk modulus기타 지진파 속도의 증가요인 지구 내부 깊이의 증가 밀도의 증가 공극률의 감소 유체 ( 혹은 부분용융 ) 에서 고체로의 변화Body waves - P wave S wave Vp = [{k+(4 μ /3)}/ ρ ] 1/2 Vs = ( μ / ρ ) 1/2Body waves - P wave S wave 동일한 매질에서는 Vp Vs 매질의 강성률 ( μ ) 이 높을수록 wave 의 속도가 빠름 Ex) 암권에서의 속도 약권에서의 속도 액체나 기체는 전단강도가 없음 ( μ =0) - 따라서 s 파는 물 , 지구의 외핵과 같은 유체를 통과할 수 없음 p 파는 동일한 매질에서 고체상태일 때 보다 액체상태일 때 느리게 전파Body waves - P wave P rimary, p ush-pull, longitudinal wave Dilatational 또는 Irrotational 파의 진행방향에 평행하게 진동 지구내부의 모든 부분을 통과 → 지구 내부구조를 조사하는데 주로 이용됨 속도는 빠르지만 진폭이 작아 피해가 적음Body waves - P wave 진동양식이 음파와 유사 이동속도 - 지각 : 5~7km/s 맨틀과 핵 : 8 km/s 이상 α = v p = [{k+(4 μ /3)}/ ρ ] 1/2Body waves - P waveBody waves - S wave S econdary, s hake, equivoluminal wave S hearing 또는 Rotation 파의 진행방향에 수직하게 진동 → 횡파 SV 방향과 SH 방향의 진동으로 polarizationBody waves - S wave 이동속도 β= v s = ( μ / ρ ) 1/2 따라서 액체 ( μ =0) 를 통과할 수 없음 지각 : 3 – 4 km/s 맨틀 : 4.5 km/sBody waves - S wave SV wave SH waveSurface waves - R wave Q wave 매질이 지표면과 같이 자유면을 갖고 있을 때 발생 교란은 표면에서 최대 깊이에 따라 지수함수 형태로 감소 dispersion 현상이 나타남 주파수에 따라 전달 속도가 달라지는 현상 일반적으로 저주파의 속도가 더 빠름 (= normal dispersion)Surface waves - R wave R ayleigh wave, L R wave, Ground roll 입자의 움직임이 마치 파도가 치는 것처럼 관측 그러나 Retrograde + elliptical motion ( 역행타원운동 ) 진행방향에 대해 횡으로 기록되는 수평 지진계에서는 관측되지 않음 지표에서의 이동속도 : 2.0 - 4.2 km/s V R = f( α , β , λ ) ≒ 0.92 βSurface waves - R waveSurface waves - R waveSurface waves - Q wave Love wave, L Q wave, Q uerwellen ( 독 ) 횡파 (SH) 의 성격을 갖는 표면파 입자운동이 진행방향에 직각을 이루는 수평방향 지표에서의 이동속도 : 2.0 - 4.4 km/s V L = f( β , λ ) V RSurface waves - Q wave예시 Earthquake epicenter(red star) and NNA seismograph station (red triangle).예시 Seismogram recorded by a 3-component seismograph at Nana, Peru for an earthquake located near the coast of central Chile on September 3, 1998.예시 Particle motion diagram for selected seismic wave from the seismogramreference 알기쉬운 지구물리학 , Robert J. Lillie, 2001, 시그마프레스 The solid earth(2 nd ), C.M.R. Fowler, 2005, Cambridge University press http://web.ics.purdue.edu/ http://chsfpc5.chem.ncsu.edu/ http://www.skyobserver.net/ http://www.spaceflight.esa.int/감사합니다 .{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2010.11.23| 29페이지| 2,000원| 조회(282)

wave, 표면파, 지진파.p파, s파, seismic, l파, 실체파

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알프레드 배게너의 일생

Alfred L. Wegener“우리는 비밀을 밝히기를 꺼려하는 피고를 대하는 판사의 심정으로 상황 증거로부터 진실을 밝혀야한다”라고 말한 베게너1.알프레드 베게너의 생애1880년 11월 1일 - 독일 베를린에서 복음교회 설교자 리하르트 베게너 박사의 막내아들로 태어났다. 성장기는 형인 Kurt와 함께 보낸 시간이 많았음.1904년 11월(24살) - 하이델베르크 , 인스부르크대학 에서 공부를하고, 베를린 대학에서 천문학으로 박사학위를 받았다.1906년(26살) - 베게너 형제는 1906년 고든 베넷 비행기구 대회에 참가하여 독일과 덴마크를 가로지르고 카테갓 해협(덴마크와 스웨덴 사이의 해협)을 건너서 다시 독일로 돌아오는 52시간 기구비행을 했는데 그것은 당시의 최장 체공 기록인 35시간을 크게 웃도는 세계기록이었다. 또 극지방 대기 순환을 연구하기 위해 그린란드로 떠나는 덴마크 탐사대에 합류 하였다. 거기서 육지로부터 빙산이 덜어져 나가는 것을 보고, 대륙이동설에 대한 실마리를 얻었다고 한다. 거기서 2년을 보냈다.1908년(28살) - 귀국 후, 그는 말부르크 물리학연구소 부속 천문대 강사로서의 일을 담당함.1910년 12월(30살) - 남아메리카 대륙의 동해안선과 아프리카 대륙의 서해안선이 매우 비슷한 것을 깨달았다. 이것이 대륙이동의 아이디어의 시초이다.1911년(31살) - 가을 말부르크 대학 도서관에서 책을 보던 베게너는 매우 흥미로운 논문을 발견하였는데 대서양 양쪽에서 발견된 동식물 화석이 비슷하다는 논문이었다. 또한 자유대기의 기온에 관해 이해하기 쉬우면서도 학문적으로 기술한 대기구조론과 대기열역학이론을 발표하였다.1912년(32살) - 1912년 1월 독일 프랑크푸르트 암 마인의 지질학회에서 발표한 ‘지구물리적 기초로 본 대륙, 해안 대지형의 유래’ 및 같은 달 말부르크 자연과학진흥회에서 발표한 ‘대륙의 수평이동’이라는 2개의 발표문은 즉 하나의 초 대륙(팡게아)이 분열하여 오랫동안 이동한 결과, 오늘날과 같은 대륙이 이루어졌다는 학설이었습니다. 그러나 지질학자들로부터 '전문가도 아니 기상학자가 무슨 뚱딴지같은 소리를 하는가'하고 격렬한 비판만 받게 되었다. 당시 그가 존경하던 스승이자 함부르크 대학의 유명한 기상학 교수였던 쾨펜은 베게너의 재능을 알고 기상학 외에 너무 산만하게 흥미를 분산시키지 않도록 충고했으나, 베게너의 대륙 이동설에 대한 열정과 집념은 꺾이지 않았다. 그 해, 베게너는 다시 덴마크 탐험대와 동행하여 제 2차 그린란드 탐험을 떠났다.1913년 늦가을(33살) - 귀국 후, 그는 쾨펜의 딸인 엘제와 결혼하고 말부르크 물리학연구소에서 2차 그린란트 탐험의 조사결과에 대한 정리를 하였다. 또한 논문인 ‘대륙의 형성’을 집필하였다.1914년(34살) - 세계 제 1차 대전이 발발하자 입대하여 육군기상반으로 근무하였다. 벨기에 전선에 장교로 참전한 그는 상박부에 부상을 당해 야전 병원에서 치료 후, 전선에 복귀하였지만 목 부위를 다쳐 다시 후송되었으며, 또다시 전선으로 출동·후송을 반복하였다. 그 사이에 그의 건강은 악화되어 일단 귀향하여 요양하도록 조치를 받았다. 그후 다소 건강을 회복한 그는 기술부대의 교관으로 뮬하우젠 기상대, 소피아에 설치된 발칸 방면 야전기상대 등에서 근무하도록 명령 받았으며, 또 그 사이에 에스토니아의 바트 대학에서 강의도 하였다.1915년(35살) - 베게너가 야전병원에 입원하는 동안 다시 연구를 시작하여 "대륙과 대양의 기원"이라는 책을 저술해 그의 가설을 주장하였다. 시간이 지남에 따라 대륙이 움직인다는 생각은 베게너가 처음 한 것은 아니다. 네덜란드의 지도 제작자인 아브라함 오텔리우스(Abraham Ortelius)는 이미 1596년에 대륙은 지진과 홍수로 인해 여러 개로 찢어졌다는 주장을 하였다. 그러나 베게너의 주장은 보다 과학적인 증거를 바탕으로 하였다. 예를 들면, 그린란드 빙하 밑에 열대 식물의 화석이 존재한다든지, 아프리카나 남아메리카의 열대 지방에 빙하 지형이 존재한다는 점이 바로 이런 증거들이다.1918년(38살) - 세계 제 1차 대전이 끝나고 독일 말부르크 대학에 복직한 후, 그의 가족은 함부르크 교외에 잇는 쾨펜의 집에서 임시로 기거하게 되었다.1919년(49살) - 베게너는 쾨펜의후계자로서 함부르크 해양기상대에 취직하였다. 또 신설된 함부르크 대학의 강사를 거쳐 교수로 임명되었다.1921년(41살) - ‘대륙 이동설’의 개정판을 출판하였다.1922년(42살) - ‘대륙 이동설’의 재 개정판을 출판하였고 영어, 불어, 러시아어, 스페인어, 스웨덴어로 번역되어 발간되면서 전 세계적으로 파장을 일으키게 되었다.1924년(44살) - 베게너는 푄현상의 연구자로 유명한 휘커교수의 후임으로 오스트리아의 그라츠 대학에 기상학, 지구물리학교수로 초빙되었으며 오스트리아 국적을 취득하였다. 또한 그 당시 궁핍 속에서 쾨펜과 함께 4년의 세월을 소비하여 완성한 두 사람의 공저 ‘지질시대의 기후’을 편찬하였다.1929년(49살) - "대륙과 해양의 기원" 4판을 발간하면서 그 동안 수집한 증거와 이론을 보완하기에 이르렀다. 옛 판을 개정할 기회가 있었던 것은 그에게 뿐만 아니라 후세의 우리들에게도 매우 다행한 일이라 하겠다. 비록 기상학자인 베게너이지만 대륙의 이동을 주장한 놀라운 가설과 이를 뒷받침하는 지질학적, 해양학적, 기상학적, 생물학적 및 지리학적 증거들은 위대한 과학자로서 기록되기에 충분하며, 그 당시 비웃음거리에 지나지 않던 그의 '대륙이동설'은 20세기 최대의 논쟁이자 오늘날 지구과학의 가장 큰 업적인 판구조론을 정립하는 가장 중요한 토대가 되었다. 탐험대장이 된 베게너는 제 3차 그린란드 탐험을 떠났으며 9월 초순에 귀국하였다.1930년 9월(50살) -베게너는 제트기류 연구에 도움이 되는 기상관측소 건설을 위해 마지막 탐험인 제 4차 그린란드 탐험을 떠났다. 하지만 관측소에 있던 대원들의 식량과 물자가 부족한 것을 안 베게너는 지독한 날씨에도 불구하고 거기에 갈 것을 주장했다. 5주후, 베게너는 무사히 관측소에 도착 하는데 성공하였다.1930 11월 2,3일(50살) - 불행하게도 그는 관측소에서 베이스캠프로 돌아오는 길에 그만 운명을 달리하였다. 그의 유체는 그 다음해 여름에 발견되었는데 동상을 거의 입지 않은 것으로 보아 그의 사인은 심장마비로 추정되었다.맨틀 대류설 - 1928년 홈즈가 주장한 이론해저 확장설 - 1961년 미국의 과학자인 디즈(Dietz)와 헤스(Hess)가 제시판구조론 - 1968년 정립2.그린란드 탐험- 제 1차 그린란드 탐험덴마크의 문필가 밀류스 엑센을 대장으로 하는 덴마크 그린란드 탐험대는 그동안 탐험하지 못했던 동 그린란드를 조사하기위해 탐험에 나섬.여기서 베게너는 연과 기구를 이용한 세계최초의 극지 고층기상관측을 함. 2년 동안 그는 빙하의 발달과 형상에 관한 관찰, 해안 지대에서의 동식물 화석의 수집, 극지의 두텁고 뚜렷한 기온 역전을 발견 함.탐험을 떠나기 전 당시 함부르크 해양기상대 연 관측소장으로 있던 쾨펜에게 그린란드에서 사용할 연을 요청하였는데 쾨펜은 흔쾌이 그의 요청을 받아 들였고 또 여러 가지 조언도 아끼지 않음. 이것이 두 사람의 친교가 시작된 계기가 됨.

자연과학| 2010.11.23| 4페이지| 1,000원| 조회(520)

탐험, 그린란드, 배게너, 일생.대륙이동

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