태양계의 탄생#
성간 물질로 이루어진 태양계 성운이 수축하면서 중심부에 원시 태양이 형성되고, 주위에는 회전하는 원반이 만들어졌다. 이 원반 물질이 뭉쳐 미행성체가 형성되었고, 이후 충돌과 합체를 거쳐 행성이 만들어졌다.
- 태양계 성운의 수축 → 원시 태양 형성
- 회전 원반에서 미행성체 형성
- 태양에 가까운 곳: 암석 물질이 주성분인 지구형 행성 형성
- 태양에 먼 곳: 기체와 얼음 물질이 풍부한 목성형 행성 형성
지구의 탄생#
① 미행성체의 충돌과 성장#
초기 지구는 작은 미행성체들이 서로 충돌하고 합쳐지면서 점차 큰 천체로 성장하였다.
- 미행성체의 충돌과 합체로 원시 지구가 형성되었다.
- 충돌 과정에서 발생한 열에 의해 지구 내부 온도가 높아졌다.
② 마그마 바다의 형성#
초기 지구는 미행성체 충돌, 중력 수축, 방사성 원소의 붕괴열 때문에 매우 뜨거웠으며, 표면과 내부 일부가 녹아 마그마 바다 상태가 되었다.
- 지구 표면과 내부 일부가 녹아 유체 상태의 마그마 바다가 형성되었다.
- 마그마 바다는 지구 내부 물질의 분리를 쉽게 하였다.
③ 층상 구조의 형성#
마그마 바다 상태에서 밀도가 큰 물질과 작은 물질이 분리되면서 지구 내부에 층상 구조가 형성되었다.
- 무거운 금속 성분은 중심부로 가라앉아 핵을 형성하였다.
- 가벼운 암석 성분은 바깥쪽에 남아 맨틀과 지각을 형성하였다.
- 핵의 주성분: 철(Fe), 니켈(Ni)
- 맨틀과 지각의 주성분: 규소(Si), 산소(O) 등을 포함한 암석 물질
④ 원시 지각과 원시 바다의 형성#
지구 바깥쪽의 마그마가 식으면서 원시 지각이 형성되었고, 화산 활동으로 방출된 수증기가 응결하여 원시 바다가 형성되었다.
- 지표가 냉각되면서 원시 지각이 형성되었다.
- 화산 가스로 방출된 수증기가 응결하여 비가 내렸고, 원시 바다가 형성되었다.
대기의 조성 변화#
초기 지구의 대기는 현재와 매우 달랐으며, 시간이 흐르면서 대기 조성이 크게 변하였다.
- 초기 대기에는 이산화탄소(
)가 많고 산소( )는 거의 없었다. - 질소(
)는 비교적 일정한 비율을 유지하였다. - 아르곤(
)은 점차 증가한 뒤 거의 일정하게 유지되었다.
이산화탄소의 감소#
이산화탄소는 시간이 지나면서 크게 감소하였다.
- 바다에 녹아 들어갔다.
- 칼슘 이온과 결합하여 탄산칼슘이 되어 지권에 고정되었다.
산소의 증가#
산소는 광합성을 하는 생물이 출현한 이후 점차 증가하였다.
- 광합성에 의해 산소가 생성되었다.
- 약 20억 년 전 이후 대기 중 산소 농도가 크게 증가하였다.
지구 내부 에너지의 생성#
지구 내부 에너지는 다음과 같은 원인으로 생성되었다.
- 미행성체의 충돌 에너지
- 중력 수축에 의한 에너지
- 방사성 원소의 붕괴열
암석에 따른 방사성 붕괴열의 크기는 다음과 같다.
- 화강암:
- 현무암:
- 감람암:
대륙 지각은 화강암질 암석이 많아 해양 지각이나 맨틀보다 방사성 붕괴열 발생량이 크다.
지각 열류량#
지각 열류량은 단위 시간 동안 단위 면적을 통과하는 열의 양이다.
따라서 단위 시간, 단위 면적당 열의 양인 지각 열류량은
이다.
- (Q): 이동한 열의 양
- (k): 열전도율
- (\Delta T): 온도 차
- (l): 열이 이동한 거리
- (A): 단면적
- (\Delta t): 시간
지각 열류량의 분포#
- 해령 부근: 맨틀 물질이 상승하므로 지각 열류량이 크다.
- 해구 부근: 차갑고 오래된 해양판이 섭입하므로 지각 열류량이 작다.
- 화산호 부근: 마그마 활동의 영향으로 지각 열류량이 다시 커진다.
즉, 지각 열류량은 일반적으로 해령에서 크고, 해구에서 작으며, 화산호 부근에서 다시 증가하는 경향이 있다.