[제2판] 쉽게 배우는 기상학 > 자연과학

이 책에서는 1장∼6장은 여러 가지 간단한 기상 개념을 정리하였고, 각 장 끝부분에 쉽게 할 수 있는 탐구활동을 수록하여 일선 교육현장에서 또는 이 책을 보는 학생들이 직접 해 볼 수 있도록 하였다. 7∼8장은 우리의 삶과 관련된 기상 현상을 정리하였다. 9장은 기상 현상을 설명하는 데 필요한 기본적인 공식들을 정리하여 놓았고, 10장에서는 기상과 관련된 학생들의 대표적인 오개념 사례들을 정리하여 놓았다. 11장은 각 기상 관련 정보들을 Web상에서 확인해 볼 수 있도록 하였고, 마지막 단원에서는 각종 기상 관측 장비들을 정리해 놓았다.
이번 개정판은 기상현상 및 원리에 대한 이해를 돕고자 기존의 내용을 다듬고 재편성하였으며, 상황에 따라 자세한 설명을 추가하여 쉽게 구성하도록 노력하였다. 또한, 탐구활동 영역에 대한 개선과 보충을 통해 기상원리를 이해할 때 다양한 접근 방법이 가능하도록 하였다. 4장에서는 바람의 종류와 그 원인 힘에 대한 내용을 확장하여 공기의 움직임과 그 원리에 대한 이해를 돕고자 하였고, 6장에서는 일기예보에 중요한 자료로 사용되고 있는 보조일기도에 대한 종류와 용도를 보충하였다. 또한, 7장에서는 실생활에 큰 도움을 주는 생활기상지수와 보건기상지수에 대한 내용이 체계적으로 개선되었으며, 8장 특이한 기상현상에 대해서는 다양한 사례를 추가하여 재구성하였다. 12장에는 우리나라의 천리안 1호 위성에 대해 추가하는 등 위성 관측에 대한 내용을 개선하였다.

목차

머리말∙ 2

제1장 공기와 우리 생활 15
▣ 공기란 무엇인가? 15
▣ 원시대기는 어떻게 만들어졌을까? 16
▣ 원시대기의 주성분인 이산화탄소가 현재 대기에 차지하는 비중이 작은 이유는? 17
▣ 현재의 질소와 산소의 조성비는 어떻게 이루어지게 되었는가? 18
▣ 대기는 어떤 성분으로 이루어져 있나? 19
▣ 하늘 높이 올라가도 공기성분의 부피비는 일정할까? 20
▣ 대기의 성분들은 실생활에 어떻게 쓰이는 것일까? 21
▣ 공기도 무게와 부피가 있을까? 22
▣ 대기권은 어떻게 나누는가? 24
▣ 하늘 높이 올라갈수록 공기의 압력(기압)은 어떻게 변하는가? 25
▣ 이온권(전리권)은 무엇인가? 26
▣ 오로라는 왜 나타나는가? 26
▣ 표준대기란 무엇인가? 27
▣ 고도에 따라 나타나는 여러 가지 기상현상과 관측 장비 및 실생활에서 이용되는 예를 알아보자 28
▣ 공기가 우리생활에 어떻게 이용되는지 알아보자 29
• 재미있는 탐구활동(과자봉지 속의 공기) 30
• 재미있는 탐구활동(공기의 존재) 31
• 재미있는 탐구활동(떨어지지 않는 판자) 32
• 재미있는 탐구활동(나무토막 부러뜨리기) 33
• 재미있는 탐구활동(양팔 저울로 공기의 무게 비교하기) 34
• 재미있는 탐구활동(물속에서도 젖지 않는 종이배) 35
• 재미있는 탐구활동(불어도 꺼지지 않는 촛불) 36
• 재미있는 탐구활동(지구의 구조) 37
• 재미있는 탐구활동(대기권의 구조) 38
• 재미있는 탐구활동(공기 중의 산소량 측정) 40
• 재미있는 탐구활동(찌그러진 탁구공 펴기) 42
• 재미있는 탐구활동(포개진 유리컵 빼기) 43
• 재미있는 탐구활동(분수) 44
• 재미있는 탐구활동(떨어지지 않는 컵) 45
• 재미있는 탐구활동(페트병 찌그리기) 46
• 재미있는 탐구활동(풍선의 변화) 47
• 재미있는 탐구활동(공기가 우리생활에 이용되는 예) 48

제2장 태양 에너지와 기온 49
▣ 에너지란 무엇인가? 49
▣ 난로를 만지면 왜 뜨거운가? 50
▣ 열이 전달되는 방식에는 어떤 것이 있는가? 51
▣ 태양에너지는 우리에게 어떤 방식으로 도달될까? 52
▣ 태양이 방출하는 복사 에너지량은 얼마나 될까? 52
▣ 지구가 받는 태양 복사 에너지량은 얼마나 될까? 52
▣ 알베도란 무엇인가? 53
▣ 왜 여름에는 날씨가 덥고 겨울에는 추워지는가? 54
▣ 관련된 법칙에는 어떠한 것들이 있는가? 54
▣ 지구복사에너지란 무엇인가? 56
▣ 대기 중의 기체는 어떤 성질이 있을까? 57
▣ 온실효과(greenhouse effect)란 무엇일까? 57
▣ 지구의 온도가 더 이상 올라가지 않는 이유는? 58
▣ 위도별 복사 평형이 이루어지지 않는 까닭은? 59
▣ 실제로 지구가 점점 더워지고 있다는 것(지구 온난화)은 사실인가? 61
▣ 온도란? 61
▣ 기상관측에 이용되는 온도계에는 어떤 것들이 있을까? 62
▣ 육지와 바다 중 어느 곳이 빨리 뜨거워질까? 64
▣ 일교차는 어떤 날씨일 때 커질까? 65
▣ 기온에 영향을 주는 것에는 어떤 것들이 있을까? 65
▣ 동해안 기후가 서해안 기후에 비해 연교차도 크고, 여름에 비가 많다는데, 서울보다 동해안에 위치하는 강릉의 연교차가 서울의 연교차보다 작은 이유는 무엇일까? 68
▣ 하루 중 오후 2시경에 기온이 가장 높아지는 이유는 무엇일까? 68
▣ 태양에너지가 우리 생활에 어떻게 이용되는지 알아보자 69
• 재미있는 탐구활동(복사) 71
• 재미있는 탐구활동(태양 복사 스펙트럼) 73
• 재미있는 탐구활동(태양 상수 구하기) 74
• 재미있는 탐구활동(복사 평형) 76
• 재미있는 탐구활동(위도에 따른 복사 평형) 78
• 재미있는 탐구활동(간이 온도계 만들기) 80
• 재미있는 탐구활동(온실효과) 81

제3장 공기 중의 수증기와 단열변화 83
▣ 공기 중의 수증기량(수증기압)에 대해 알아보자 83
▣ 포화수증기량곡선이란 무엇인가? 85
▣ 물이 상태변화 할 때 필요한 에너지는 얼마나 될까? 86
▣ 물은 어떻게 순환하는 것일까? 87
▣ 습도란 무엇일까? 88
▣ 온도와 습도에 따라 우리가 느끼는 온도는 어떻게 다를까? 89
▣ 수증기량을 나타내는 개념에는 어떤 것이 있을까? 90
▣ 단열변화란 무엇인가? 93
▣ 그림 (가)와 (나)를 보고 단열변화에 대해 살펴보자 94
▣ 단열감률이란 무엇인가? 95
▣ 높새바람이란 무엇인가? 96
▣ 대기의 안정도란 무엇인가? 99
▣ 역전층이란 무엇인가? 104
▣ 역전층에는 어떤 종류가 있을까? 105
▣ 역전층으로 인해 생기는 현상에는 어떠한 것들이 있을까? 107
▣ 대기의 안정도에 따라 굴뚝의 연기 모양은 어떻게 달라질까? 108
▣ 공기 중의 수증기가 우리 생활에 어떤 영향을 주는지 알아보자 109
• 재미있는 탐구활동(공기 중의 수증기량 비교) 110
• 재미있는 탐구활동(물의 순환) 111
• 재미있는 탐구활동(습도의 측정) 113
• 재미있는 탐구활동(대기안정도와 연기확산) 115
• 재미있는 탐구활동(대기의 안정도) 116
• 재미있는 탐구활동(포화 수증기량과 온도와의 관계) 118
• 재미있는 탐구활동(건습구 습도계 만들기) 119
• 재미있는 탐구활동(이슬점 측정) 121
 

제4장 기압과 바람 123
▣ 공기압(기압)이란 무엇인가? 123
▣ 공기압은 어떻게 측정하는가? 123
▣ 공기압을 측정하는 계기로는 어떠한 것들이 있을까? 124
▣ 공기압은 어떻게 구할 수 있을까? 125
▣ 고기압과 저기압은 무엇인가? 127
▣ 고기압, 저기압은 왜 생기는 걸까? 128
▣ 고기압에는 어떤 것들이 있을까? 129
▣ 저기압에는 어떤 것들이 있을까? 129
▣ 우리에게 피해와 이익을 동시에 안겨주는 ‘태풍’에 대해 알아보자 129
▣ 왜 항상 태풍의 오른쪽 부분에만 피해가 크게 발생할까? 132
▣ 태풍의 이름은 어떻게 붙여질까? 133
▣ 바람은 왜 부는 걸까? 135
▣ 바람에는 어떤 종류들이 있을까? 139
▣ 대기의 대순환은 어떻게 이루어지는지 알아보자 145
▣ 편서풍 파동은 어떻게 생성되는가? 146
▣ 편서풍 파동은 지상의 날씨에 어떻게 영향을 주는가? 147
▣ 기압과 바람은 우리 생활에 어떻게 이용되는가? 149
• 재미있는 탐구활동(끊어지는 실) 150
• 재미있는 탐구활동(공기압) 151
• 재미있는 탐구활동(간이 기압계 만들기) 152
• 재미있는 탐구활동(간이 풍향계 만들기) 153
• 재미있는 탐구활동(간이 풍속계 만들기) 155
• 재미있는 탐구활동(사이펀) 157
• 재미있는 탐구활동(계란껍질 벗기기) 158
• 재미있는 탐구활동(감당하지 못한 병마개) 159
• 재미있는 탐구활동(플라스크 분수) 160
• 재미있는 탐구활동(컵 들어 올리기) 161
• 재미있는 탐구활동(물 속의 동전 꺼내기) 162
• 재미있는 탐구활동(먹을 수 없는 주스병) 163
• 재미있는 탐구활동(콜라병 속의 풍선 불기) 164
• 재미있는 탐구활동(유리병 속 풍선 불기) 165
• 재미있는 탐구활동(튀는 코르크 마개) 166
• 재미있는 탐구활동(달걀 대포) 167
• 재미있는 탐구활동(고무풍선과 입맞춘 컵) 168
• 재미있는 탐구활동(쭈글탱이 양철통) 169
• 재미있는 탐구활동(스스로 만드는 감자 국수) 170
• 재미있는 탐구활동(병을 좋아하는 종이) 171
• 재미있는 탐구활동(우린 떨어지기 힘든 사이) 172
• 재미있는 탐구활동(혓바닥에 달라붙는 병) 173
• 재미있는 탐구활동(병 물총) 174
• 재미있는 탐구활동(공 움직이기) 175
• 재미있는 탐구활동(물을 끌어 올리는 공기) 176
• 재미있는 탐구활동(탁구공아 움직여라) 177
• 재미있는 탐구활동(깔때기 속의 탁구공 불기) 178
• 재미있는 탐구활동(파리약 뿜이) 179
• 재미있는 탐구활동(부메랑이 뜨는 이유) 180
• 재미있는 탐구활동(떠 있는 풍선) 181
• 재미있는 탐구활동(요구르트 분무기) 182
• 재미있는 탐구활동(흐르는 수돗물에서의 탁구공) 183
• 재미있는 탐구활동(바람 이름 짓기) 184
• 재미있는 탐구활동(전향력 1) 185
• 재미있는 탐구활동(전향력 2) 187
• 재미있는 탐구활동(토네이도 만들기) 189
• 재미있는 탐구활동(태풍이름 짓기) 191
• 재미있는 탐구활동(등압선 그리기) 193
• 재미있는 탐구활동(해륙풍) 195

제5장 구름과 강수현상 197
▣ 구름이란 무엇인가? 197
▣ 구름은 어떻게 만들어질까? 198
▣ 어떠한 경로로 구름이 생성될까? 199
▣ 구름은 어떻게 분류할 수 있을까? 200
▣ 거대한 구름 덩어리 속에 물 10만 톤이? 206
▣ 구름은 어떻게 하늘에 떠 있을 수 있을까? 206
▣ 빗방울 한 개를 만들려면 수증기가 몇 개 모여야 할까? 208
▣ 응결핵에는 어떤 것들이 있을까? 209
▣ 기우제를 지내면 정말 비가 올까? 209
▣ 안개와 구름의 차이는 무엇일까? 210
▣ 강수란 무엇일까? 211
▣ 비는 어떻게 내리게 될까? 211
▣ 사람의 힘으로 비를 내리게 할 수 있을까? 213
▣ 기단(공기 덩어리)이란 무엇인가? 214
▣ 우리나라에 영향을 주는 기단(공기 덩어리)에는 무엇이 있을까? 215
▣ 기단의 변질이란 무엇인가? 215
▣ 전선이란 무엇인가? 216
• 재미있는 탐구활동(구름 만들기) 219
• 재미있는 탐구활동(안개 만들기) 221
• 재미있는 탐구활동(전선 실험) 222
• 재미있는 탐구활동(구름의 종류) 224
• 재미있는 탐구활동(간이 우량계 만들기) 225

제6장 날씨와 일기예보 227
▣ 일기예보는 어떻게 만들어지는가? 227
▣ 기상관측(Observation)은 어떠한 방법으로 이루어지는가? 228
▣ 관측된 자료는 어디로 보내지는가? 232
▣ 일기도 작성과 분석은 어떻게 이루어지는가? 233
▣ 일기도의 종류에 대해 알아보자 234
▣ 지상일기도의 등압선과 전선의 분석방법에 대해 알아보자 235
▣ 지상일기도에 기상현상은 어떻게 표시하는가? 236
▣ 상층일기도의 종류에 대해 알아보자 238
▣ 보조일기도의 종류에 대해 알아보자 238
▣ 단열선도의 종류와 특징에 대해 알아보자 239
▣ 우리나라 봄ㆍ여름ㆍ가을ㆍ겨울의 일기도는 어떠한가? 241
▣ 일기예보 방법에는 어떠한 것들이 있는가? 243
▣ 수치 예보 자료란 무엇인가? 244
▣ 기상예보는 어떻게 작성되는가? 244
▣ 이렇게 만들어진 일기예보는 우리생활에 어떻게 활용될까? 247
• 재미있는 탐구활동(일기도 그리기) 248
• 재미있는 탐구활동(고기압, 저기압 분포와 날씨) 250
• 재미있는 탐구활동(일기도 예측) 251
• 재미있는 탐구활동(우리나라의 사계절 일기예보) 253
• 재미있는 탐구활동(일기도 해석하기) 255
• 재미있는 탐구활동(오늘 날씨 예측하기) 256

제7장 우리 삶과 기상 257
▣ 의식주(衣食住)와 기상은 어떠한 관계가 있을까? 257
▣ 건강과 기상은 어떠한 관계가 있을까? 259
▣ 산업과 기상은 어떠한 관계가 있을까? 262
▣ 기상지수에 대해 알아보자 268
▣ 체감온도지수에 대해 알아보자 268
▣ 열지수(heat index)에 대해 알아보자 270
▣ 불쾌지수(discomfort index)에 대해 알아보자 272
▣ 자외선지수(ultraviolet index)에 대해 알아보자 273
▣ 식중독지수(food poisoning index)에 대해 알아보자 274
▣ 동파가능지수에 대해 알아보자 276
▣ 대기확산지수란 무엇일까? 277
▣ 천식ㆍ폐질환가능지수란 무엇일까? 277
▣ 뇌졸중가능지수란 무엇일까? 278
▣ 피부질환가능지수란 무엇일까? 279
▣ 감기가능지수란 무엇일까? 279
▣ 꽃가루농도 위험지수란 무엇일까? 280
• 재미있는 탐구활동(기상과 관련된 직업 찾기) 281
• 재미있는 탐구활동(체감온도지수 산출) 282
• 재미있는 탐구활동(불쾌지수 산출) 283

제8장 특이한 기상현상 285
▣ 사람들은 지구 온난화에 어떻게 관심을 가지게 되었을까? 285
▣ 지구 온난화는 무엇일까? 289
▣ 지구 온난화는 어떤 영향을 줄까? 291
▣ 지구 온난화를 막으려면 어떻게 해야 할까? 294
▣ 엘리뇨와 라니냐란 무엇일까? 296
▣ 지구에서 기록한 최고 기온과 최저 기온은 얼마일까? 299
▣ 뇌우란 무엇일까? 301
▣ 토네이도란 무엇일까? 302
▣ 태풍이란 무엇일까? 304
▣ 오존층은 무엇일까? 305
▣ 오존층에 어떤 문제가 생겼을까? 306
▣ 스모그란 무엇일까? 308
▣ 산성비란 무엇일까? 312
▣ 황사란 무엇일까? 315
▣ 무지개는 어떻게 생길까? 317
▣ 오로라는 무엇일까? 319
▣ 신기루는 어떻게 생길까? 320
▣ 하늘은 왜 푸른색일까? 그리고 저녁노을은 왜 붉은색일까? 323
▣ 태양과 달 주변에 생기는 빛의 고리는 무엇일까? 324
• 재미있는 탐구활동(온실 효과) 326
• 재미있는 탐구활동(도로 주변의 대기 오염 조사하기) 327
• 재미있는 탐구활동(산성비의 영향 알아보기) 328
• 재미있는 탐구활동(번개 만들기) 329
• 재미있는 탐구활동(토네이도 만들기) 330
• 재미있는 탐구활동(무지개의 원리 알아보기) 331

제9장 기상 속의 법칙 333
▣ 기상현상에 왜 이상기체 상태 방정식을 적용하는가? 333
▣ 기상현상에 열역학 법칙이 어떻게 적용되는가? 335
▣ 정역학 방정식은 기상현상에 어떻게 적용되는가? 338
▣ 뉴턴의 제2운동 법칙은 기상현상에 어떻게 적용되는가? 339
▣ 혼합비란 무엇인가? 340
▣ 건조단열감률을 어떻게 알아냈을까? 341
▣ 습윤단열감률은 항상 같을까? 342
▣ 우리 지구의 대기는 어떠한 특성을 가지고 있을까? 342
▣ 공기에 작용하는 힘에는 어떤 것들이 있을까? 344
▣ 복사평형이 이루어지기까지… 347
▣ 복사평형에서 지구의 기온과 지구 온실효과를 일으키는 양은 얼마나 될까? 348
• 재미있는 문제풀이 350

제10장 기상 현상에 대한 학생들의 유년적 개념 357
1. 물의 순환 357
2. 공기의 움직임 362
3. 태양 에너지 368
4. 비와 구름 369
5. 날씨 370

제11장 Web을 통한 기상학 373
1. 대기 373
▣ 지구의 대기는 어떠한 성분으로 이루어져 있을까? 373
▣ 대기의 구조는 어떠할까? 375
▣ 대기의 압력과의 관계는? 377
▣ 대기에서는 어떠한 힘이 작용하는 것일까?-전향력에 관하여 380
2. 공기의 흐름-바람에 관하여 383
▣ 공기는 왜 이동할까? 태양에 의한 공기의 대류 383
▣ 바람은 왜 발생하는 것일까? 385
▣ 바람에도 종류가 있을까? 387
▣ 바람의 세기는 어떻게 구분할까? 388
▣ 바람의 기호는 어떻게 표시할까? 390
▣ 해륙풍은 왜 생기는 것일까? 391
▣ 산곡풍은 왜 생기는 것일까? 393
▣ 푄현상은 왜 생기는 것일까? 396
▣ 제트류의 순환에 대해 알아보자 397
▣ 대기의 발산과 수렴에 대해 알아보자 400
▣ 바람으로 저기압과 태풍의 위치를 찾을 수 있을까? 401
▣ 황사현상은 왜 일어나는 것일까? 402
3. 대기 중의 수증기와 구름 403
▣ 대기 중의 수증기량은 얼마나 될까? 403
▣ 기온에 따라 상대습도는 어떻게 변할까? 405
▣ 대기에서 일어나는 강수현상의 종류 406
▣ 그렇다면 이러한 대기 중의 수증기는 어떻게 순환되는 것일까? 408
4. 일기현상과 예보 408
▣ 일기도는 어떻게 보는 것일까? 409
▣ 등압선은 어떻게 그릴까? 412
▣ 기압과 관련된 기상현상은? 414
▣ 전선에 대해 알아보자 417

제12장 기상 관측 장비 421
▣ 기상관측장비는 지금까지 어떻게 발달해 왔는지 알아보자 421
▣ 지상기상관측에 사용되는 온도계의 종류 및 특성에 대해 자세히 알아보자 422
▣ 지중온도계란 무엇인가? 423
▣ 수은ㆍ알코올 온도계에 대해 알아보자 423
▣ 습도계의 종류 및 특성과 측정방법에 대해 알아보자 424
▣ 강수계의 종류와 측정법을 알아보자 426
▣ 기압계의 종류와 측정법을 알아보자 427
▣ 풍향, 풍속계의 종류와 관측 방법에 대해 알아보자 428
▣ 일사, 일조계의 종류와 관측 방법에 대해 알아보자 429
▣ 우리가 흔히 보는 백엽상의 설치에 대해 알아보자 431
▣ 레이더 기상관측에 대해 알아보자 431
▣ 이동식 기상레이더 관측도 가능한가? 433
▣ 자동기상관측장비(Automatic Weather System: AWS)란 무엇인가? 433
▣ 고층기상관측에 대해 알아보자 434
▣ 레윈 존데(rawin sonde)관측에 대해 알아보자 434
▣ 연직바람관측장비(Windprofiler) 435
▣ 라디오미터(Microwave Radiometer) 435
▣ 기상관측선박(weather ship)이란 무엇인가? 436
▣ 해양기상관측장비에 대해 알아보자 436
▣ 항공기상 관측장비(AMOS)에 대해 알아보자 437
▣ 기상위성관측에 대해 알아보자 438
▣ 천리안위성(COMS: Communication, Ocean and Meteorological Satellite)에 대해 알아보자 439
▣ 기상위성의 영상은 어떻게 분석하는가? 440
• 재미있는 탐구활동(수은기압계측정) 442
• 재미있는 탐구활동(기상위성 구름사진 분석하기) 444

참고문헌 446
찾아보기 449
 

저자소개

채동현
공주사범대학 지구과학교육과 졸업
서울대학교 자연과학대학원 지질학전공 이학석사
오하이오주립대학교 과학교육전공 교육학박사
현재 전주교육대학교 과학교육과 교수

김성천
전남대 자연과학대학 물리학과 졸업
서울대학교 보건대학원 환경보건학전공 보건학석사
경희대학교 환경학과(대기오염제어전공) 이학박사
현재 군산대학교 공과대학 환경공학과 교수

한제준
전주교육대학교 과학교육과 졸업
전주교육대학교 초등과학교육전공 교육학석사
한국교원대학교 초등과학교육전공 교육학박사
현재 전북 남원시 초등학교 교사

상정
공주대학교 대기과학과 졸업
공주대학교 대기과학과 석사 졸업
공주대학교 대기과학과 박사과정

하정훈
전주교육대학교 과학교육과 졸업
전주교육대학교 초등과학교육전공 교육학석사
현재 전북 순창초등학교 교사

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