이슬과 서리, 그리고 안개의 형성과정

1. 이슬과 서리의 생성 원리

맑고 바람이 없는 밤에는 지표와 그 위의 물체들이 적외선 복사로 빠르게 냉각된다. 이렇게 차가워진 지면과 접촉한 공기는 전도를 통해 기온이 떨어지며, 결국 노점 온도에 도달하면 수증기가 응결하여 작은 물방울, 즉 이슬이 형성된다. 기온이 빙점 아래로 내려가면 응결된 물방울은 얼음 입자가 되어 언이슬이 되며, 나뭇잎이나 풀잎 표면에서 주로 관찰된다. 지표 가까이 있는 공기가 가장 차갑기 때문에 높은 물체보다 땅과 접한 식물에 이슬이 잘 맺히는 것이다. 또한 노점이 빙점 이하일 경우 수증기는 액체 단계를 거치지 않고 곧장 얼음으로 변하는데, 이를 침착 과정이라 부른다. 이렇게 형성된 정교한 얼음 결정이 바로 서리이다. 서리는 가지 모양의 구조를 띠어 이슬과 쉽게 구별된다. 이슬과 서리는 식물에게 일시적 수분 공급원이 되지만, 농업에서는 냉해를 유발하기도 한다.

2. 결빙, 흑서리와 연무의 발생

기온이 급격히 하강하는 날에는 노점을 거치지 않고 곧바로 빙점 이하로 떨어질 수 있다. 이때 수분이 눈에 보이는 서리로 나타나지 않더라도 지면의 결빙 현상이나 흑서리가 발생한다. 또한 밤 동안 대기가 냉각되면 상대습도가 상승하면서 공중에 떠 있는 미세한 염분이나 먼지 입자 같은 흡습성 응결핵에 수분이 달라붙는다. 응결된 입자는 크기가 커지면서 가시광선을 산란시켜 뿌연 층을 형성하는데, 이를 연무라 한다. 상대습도가 100%에 접근하면 입자 크기는 더 커지고, 응결은 비활성적인 핵에도 진행되면서 시정(가시거리)을 제한한다. 이때 공기가 작은 물방울로 가득 차며 연무가 짙어지면, 지표 가까이에 낮게 깔린 구름인 안개로 전환된다.

3. 복사안개의 형성과 특징

안개는 구름과 마찬가지로 냉각·증발·혼합 과정을 통해 만들어지며, 그중에서도 대표적인 것이 복사안개이다. 맑고 바람이 약한 밤, 지표는 적외선 복사로 빠르게 냉각되고, 이로 인해 바로 위 공기가 급격히 냉각되며 포화 상태에 도달해 안개가 형성된다. 특히 계곡처럼 차가운 공기가 고여 있는 저지대에서 잘 발생하기 때문에 골안개라고도 불린다. 겨울철 고기압이 자리 잡을 때 복사안개가 며칠간 지속되기도 하며, 가장 짙게 끼는 시간은 해가 뜨기 직전이다. 그러나 태양 복사로 지표가 가열되면서 공기가 따뜻해지고 안개방울이 증발하여 보통 낮이 되면 소산된다. 이 과정에서 안개가 완전히 사라지지 않고 하늘에 얇은 층운으로 남기도 한다.

4. 다양한 안개의 유형과 형성 조건

안개에는 복사안개 외에도 여러 형태가 존재한다. 해양이나 호수에서 따뜻한 수증기가 찬 공기와 만나 발생하는 것은 증발안개 혹은 김안개라 불린다. 겨울철 온수 풀장이나 비가 내린 뒤 아스팔트 도로 위에서 김처럼 피어오르는 현상이 대표적이다. 또한 따뜻한 공기가 차가운 지표 위를 이동하면서 형성되는 이류안개, 공기가 산을 타고 상승하며 냉각되어 나타나는 활승안개도 있다. 전선이 통과할 때 따뜻한 빗방울이 차가운 대기층에서 증발하면서 형성되는 강수안개(전선안개) 역시 기상학에서 중요한 현상으로 분류된다. 심지어 추운 날 호흡에서 나오는 수증기가 찬 공기와 만나 포화되며 작은 구름처럼 보이는 것도 일종의 증발안개이다. 이처럼 이슬, 서리, 연무, 그리고 여러 형태의 안개는 모두 기온, 습도, 바람, 지형 조건이 복합적으로 작용하여 만들어지며, 미세한 수분 입자의 상태 변화가 대기 현상에 얼마나 중요한지를 보여준다.