구름 위에 올라타는 상상, 해보신 적 있으신가요? 때로는 솜털 모양으로, 때론 여러 모양으로 나타나는 뭉게구름을 보면 동심에 젖게 됩니다. 가끔은 온 하늘을 뒤덮은 회색 구름이거나 천둥‧번개를 동반하는 뇌운을 볼 때도 있습니다. 구름은 공중에 떠 있고 수증기로 이뤄져 있기 때문에 전혀 무게가 나가지 않을 것 같아 보이는데요.
하지만 레딩대학교(University of Reading) 기상학과에서 박사후 연구원으로 활동하고 있는 Rob Thompson이 ‘The Conversation’에 게재한 연구에 따르면 구름도 무게를 가지고 있다고 합니다. 구름의 무게를 알아내기 위해서는 다양한 구름 종류에 관한 지식, 구름이 무엇으로 만들어졌는지에 관한 지식에 약간의 수학을 더하면 된다고 하는데요. 구름의 무게는 과연 어느 정도일까요?
물과 공기
가장 먼저 생각해보아야 할 것은 구름이 무엇으로 만들어졌을까 생각해보는 거겠죠. 구름은 대부분의 공기와 작은 물방울로 이뤄져 있습니다. 이 작은 물방울들은 작은 얼음 결정으로 결빙돼 있을 수도 있는데요. 구름의 무게를 알아내려면 물의 무게와 공기의 무게 둘 다를 측정할 필요가 있을 것 같습니다.
그 다음 생각해보아야 할 문제는 우리가 어떤 종류의 구름 무게를 측정할 것인가 하는 점 입니다. 구름의 종류는 여러 가지 존재하고 심지어 각각의 이름을 가지고 있기도 합니다. 구름은 생성 높이에 따라, 그리고 모양에 따라 분류합니다. 세계기상기구(WMO)는 1965년 구름을 크게 10가지로 분류했는데요. 새털 구름, 양떼 구름, 뭉게 구름은 한번씩 들어본 이름이죠? 참고로 새털 구름은 상공 5~13km에 떠있는 상층운이며, 양떼 구름은 상공 2~7km에 떠 있는 중층운입니다. 뭉게구름은 중층과 하층에 걸쳐 생성됩니다.
그럼 거품처럼 포근해 보이는 적운(cumulus cloud)의 무게를 먼저 생각해볼까요? 적운은 매 입방미터(m³) 당 0.25g의 물을 가지고 있습니다. 이 0.25g의 물을 모두 합치면 구슬 만한 크기의 물방울을 만들 수 있다고 합니다. 하지만 이 입방 미터에는 약 100만 개의 물방울이 들어있습니다. 이 물방울들은 너무 작아서 육안으론 볼 수 없다고 합니다.
얼마나 큰 구름인가?
다음으로 고려해야 할 것은 구름의 크기입니다. 화창한 여름날 높은 곳에서 지면에 드리워진 구름의 그림자를 보면 이 구름이 얼마나 큰 구름인지 알 수 있는데요.
여름철 적운의 크기는 다양하지만, 일반적인 적운의 지름은 약 1km이며 높이도 이와 거의 비슷하다고 합니다. 그렇다면 이 구름은 가로 세로가 1km인 입방체로 간주할 수 있겠는데요. 즉, 이 구름의 크기는 1000x 1000x 1000 입방미터이고, 10억 입방미터가 됩니다. 우리의 구름은 입방미터 당 0.25g의 물 밖에 없었지만, 10억 입방미터의 크기가 됐으니 물의 양도 상당히 늘어날 겁니다. 따라서 적운에서 물의 무게는 약 250,000,000g, 즉 250톤이 됩니다. 이 무게는 다 자란 흰 긴 수염고래 두 마리와 동일한 무게라고 합니다.
그렇다면 다른 종류의 구름일 땐 어떨까요? 뇌운(thunderstorm cloud)은 높이가 약 10km이며 폭도 이와 비슷합니다. 그리고 훨씬 더 많은 물을 포함하고 있는데요. 뇌운이 엄청난 비를 동반하는 이유입니다. 뇌운은 입방 미터 당 약 2g의 물을 가지고 있다고 가정합니다. 그러면, 뇌운은 2백만 톤의 물을 보유하고 있다는 계산이 나옵니다.
그렇다면 회색 하늘의 구름층은 어떨까요? 이 구름은 입방미터 당 적운과 거의 같은 양의 물을 가지고 있지만 온 하늘을 뒤덮고 있습니다. 이 구름층은 종종 얕게 분포하는데 약 200m 두께라고 합니다. 하지만 이 구름층은 500km는 가로질러 분포하고 있을 수 있는데요. 그렇다면 이 구름은 적운보다 약 50,000배 더 커지게 됩니다. 따라서 약 1000만 톤의 물을 보유할 것으로 예상됩니다.
공기의 무게
마지막으로 구름 속 물의 무게에 공기의 무게를 더해야 하는데요. 적운의 경우 낮은 상공에 걸쳐있기 때문에 이곳에서의 공기 무게는 매 입방미터 당 약 1kg이 나간다고 합니다. 대략 물보다 약 4,000배 더 나가는 셈인데요. 적운의 부피를 감안하면, 10억 kg, 즉 100만 톤이 됩니다. 이는 구름이 공기 중에 떠 있을 수 있는 이유가 되는데요. 구름 속 작은 물방울들은 모두 공기에 의해 떠받쳐집니다. 만약 뇌운에 대해 같은 계산을 하게 된다면 우리는 10억 톤의 공기를 얻을 수 있고, 회색 하늘 구름 층은 500억톤이란 계산이 나옵니다.
최종적으로 적운에서 물의 무게와 공기를 합치면 무게는 총 1,000,250톤이 됩니다. 이웃님 중에서 공기가 구름 무게의 일부로 간주되지 않을 수도 있다고 말할 수도 있을 겁니다. 하지만 어느 쪽이든, 구름은 우리가 생각했던 것 보다는 더 무거운 것 같습니다.
