하늘의 고속도로! 제트기류(Jet stream), 비행시간이 다른 이유 (ft.니모를 찾아서)

영화 니모를 찾아서(Finding Nemo, 2003)에는

해류를 타고 먼 거리의 바다를

이동하는 거북이들이 나옵니다.

 

해류를 타고 이동하는 니모와 거북이들 (니모를 찾아서, Finding Nemo)

 

무역풍과 편서풍 같이 일정한 방향으로

계속 불어오는 바람에 의하여

바다에 해류가 생기는데 

바다거북이 들은

이 해류를 타고

바다여행을

합니다

 

 

 

비행기도 바다거북이처럼 하늘의 해류를 타고 비행을 하는데

바다의 해류처럼 하늘 위의 공기 흐름을 제트기류(Jet stream)라고 합니다.

 

 

이름에서도 알 수 있듯이 제트기류는

겨울철에는 130km/h, 여름철에는 65km/h의 평균 풍속을 가지는

굉장히 빠른 바람입니다.

 

제트기류는 대류권 상부, 성층권 하부 영역 (9-12km, 30,000-40,000ft)에서

서에서 동으로 흐르는 강한 기류입니다.

대기권

 

이전 포스트에서 언급했듯이

제트기류를 타고 비행을 하면

비행시간을 단축시킬 수 있습니다.

 

비행기는 얼마나 빠른가요? 갈 때와 올 때 비행 시간은 왜 다른가요? 항공기 기종별 순항속도 (ft.

 

그럼 제트기류는 어떻게 생길까요?

 

제트기류는 지구의 자전과 대기의 위도별 불균등 가열로 인해 생깁니다.

말이 좀 어렵죠..?

 

아래 그림을 보면서 쉽게 설명해드리겠습니다.

 

지구는 태양 복사 에너지를 받아 가열이 되고,

가열된 지구는 다시 대기를 가열시킵니다.

 

※ 대기는 지구 지표면에서부터 열을 받기 때문에

대류권에서 지표면과 가까울수록 온도가 높습니다.

 

 

그럼 고위도 지방(극지방, a)과 적도(b)를 한번 비교해보겠습니다.

같은 양의 태양 복사 에너지가 지구에 도달하고 있습니다.

 

태양으로부터 태양 복사 에너지가

지표면에 도달하는 거리는 

극지방(a)보다 적도지방(b)이 더 짧습니다.

 

거리가 짧다는 건 그만큼 에너지 손실이 적기 때문에

더 많은 에너지를 지표면에 전달할 수 있습니다.

 

 

그리고 지구는 둥글기 때문에

위 그림처럼 극지방(a)에서는 태양광과 지표면 사이에 각이 생기게 됩니다.

 

그래서 극지방(a)에서는 적도지방(b)보다

더 넓은 지역으로 에너지가 분산이 되므로

상대적으로 지표면을 가열시키기 어렵습니다.

 

태양 복사 에너지가 지표면에 도달하는 거리              → 극지방(a) > 적도(b)	태양 복사 에너지의 손실                                                    → 극지방(a) > 적도(b)	지표면에 도달하는 태양 복사 에너지의 양   → 극지방(a) < 적도(b)	지표면의 온도 극지방(a) < 적도(b)
같은 양의 태양 복사 에너지가 가열시키는 지표면의 면적          → 극지방(a) > 적도(b)	같은 면적의 지표면의 온도                                                     극지방(a) < 적도(b)

 

 

빙하들이 많은 추운 지방, 북극 남극과

적도지방에 열대기후의 나라들이 왜 많은지 이유를 알겠죠??

 

 

이렇게 뜨겁게 달궈진 적도지방의 대기는 상승기류를 발생하여 대류권 계면까지 상승합니다.

적도에서 상승한 기류는 공기가 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 성질에 의해

상대적으로 온도가 낮은 북, 남쪽으로 이동을 합니다.

 

 

적도에서 북상한 더운 공기는 북위 30 º 부근에서 찬 공기와 만나

온도 차가 커지면서 강한 바람을 형성하게 되는데

 

이때 북반구의 경우 이동방향(저위도(남)→고위도(북))의 오른쪽으로 작용하는 전향력의 영향을 받아

서에서 동으로 강한 편서풍대가 형성되는데

이것이 아열대 제트기류①입니다.

 

제트기류의 연직 구조

 

 

저위도의 더운 공기층은 고위도의 찬 공기층에 비해 팽장되어있어

상공으로 갈수록 대기 압력의 차이가 점점 커지게 됩니다.

아래 그림을 보면 이해가 쉬울 겁니다.

 

한대 제트기류

빨간 선이 있는 저위도 부근의 따뜻하고 두터운 공기층과

파란선이 있는 고위도 부근의 차고 얇은 공기층의 각각 선들은 같은 대기압을 나타냅니다.

고위도보다 더 많이 가열되어 저위도의 공기층은 높이 팽창이 되어

같은 고도에서의 기압차를 만들어냅니다. 

 

이 기압차는 고도가 높아질수록 커지게 되어

고기압(저위도)에서 저기압(고위도)으로 흐르며 바람이 형성되는데

대류권 상부에서 가장 강한 바람이 형성되고

아열대 제트기류와 마찬가지로, 북상하는 공기가 이동방향의 오른쪽으로 작용하는 전향력의 영향을 받아

서에서 동으로 흐르는 강한 편서풍으로 변환이 되는데 이것이 한대 제트기류②입니다.

 

 

비행기는 서에서 동으로 비행할 때 이 제트기류를 타고 비행을 하여 비행시간을 단축하는 것입니다.

동에서 서쪽으로 비행을 할 때는 제트기류를 맞바람으로 맞으며 오게 되면

비행시간도 오래 걸리고 연료도 그만큼 많이 소비되기 때문에

조종사는 제트기류를 피해서 비행을 합니다.

 

 

처음에 언급했듯이 제트기류는 겨울철엔 130km/h, 여름철엔 65km/h의 평균 풍속을 가집니다.

겨울철 강한 제트기류는 300km/h 이상인 지역도 관측이 됩니다.

평균 900km/h 순항속도(진대기 속도, True air speed)인 여객기가 300km/h의 강한 제트기류를 타고 가면

지면에 대한 속도인 대지 속도(Ground Speed)는 1200km/h나 됩니다.

 

하늘의 고속도로라 불릴만하죠?

 

장거리 비행을 하는 조종사들은 비행 전 제트기류에 대한 일기예보를 확인하고

앞에 먼저 같은 항로를 지나간 비행기의 조종사에게 정보를 받아

빠른 제트기류를 타고 비행하여 시간을 세이브합니다!

 

 

갈 때와 올 때 비행시간이 왜 다른지,

제트기류가 어떻게 생성이 되는지

알아보았습니다😎

 

 

그럼 실제 비행하고 있는 비행기의 속도는 어떻게 알 수 있을까요?

다음 포스팅에서 비행기의 속도를 어떻게 측정하는지 속도계에 대해 알아보겠습니다😊