지구물리학

윌리엄로리

저자:윌리엄로리
스코틀랜드출신의저명한지구물리학자.1974년부터2004년에퇴임할때까지30여년간스위스의취리히연방공과대학의지구물리학교수로재직했고,유럽지구과학회회장(1987~1989)과미국지구물리학회추천위원회위원(1998~2010)을지냈다.그의연구는자성을띤오래된암석에서장기간에걸친지구자기장변화를해석하는데뛰어난성과를올렸으며,지구의지질구조와관련된다양한의문점을풀어내는데도크게기여했다.
135편의과학논문을집필했으며,저서로는《지구물리학의기초》(케임브리지대학출판부,2007년제2판)와《학생들을위한지구물리학방정식안내서》(케임브리지대학출판부,2011년)등이있다.

역자:김희봉
연세대학교물리학과를졸업하고동대학원에서물리학을전공했다.주로과학분야의책을번역하고있다.번역서로《1더하기1은2인가》《엔리코페르미,모든것을알았던마지막사람》《E=m²》《파인만씨,농담도잘하시네!》등이있다.

1장지구물리학이란무엇인가?
2장행성지구
3장지진학과지구의내부구조
4장지진활동:쉬지않는지구
5장중력과지구의모양
6장지열
7장지구자기장
8장후기

감사의말
그림목록
더읽을거리
찾아보기

”지구는경이로운탐구대상이자위대한실험실이다“

우리가‘행성지구’에대해알고있는모든것

첨단과학지식을그분야최고의전문가가쉽게전달하는Deep&Basic시리즈여섯번째책.이번주제는‘지구물리학’이다.스위스의취리히연방공과대학에서30여년간지구물리학과교수로재직한윌리엄로리가해설자로나선다.
지구물리학은말그대로지구를물리적탐구대상으로삼고그구조와작동원리를탐구하는학문이다.행성의운행,지진학,판구조론,중력,지구자기장(암석에포착된현재와과거)등광범위한연구영역을아우른다.이책은지구물리학이다루는핵심주제와개념들을차근차근정리해가며,인류가어떻게‘우리가사는행성’에관한지식을쌓아왔는지흥미로운이야기를들려준다.총32컷의도판은자칫어려울수있는이론과개념들을입문독자들도쉽게이해할수있도록돕는다.
독자들은이책에서제시하는다음과같은물음에답을구할수있을것이다.

지구의내부구조를어떻게알수있는가?
지구자기장을만드는힘의정체는무엇인가?
지구내부의열은어디에서비롯하는가?
주변의천체들은지구에어떤영향을주는가?
현재기술로화산과지진의활동을예측할수있는가?

이물음들은그자체로도흥미롭거니와,독자들이우리행성의역사와진화를지배하는과정을이해하는데도훌륭한길잡이가될것이다.

인간의생존과편리와연결된지구물리학

이책에따르면,지구물리학은현대사회를지탱하는데중요한역할을맡고있다.지구물리학덕분에뛰어난탐사기술을발전시킬수있었고,오늘날에너지원인화석연료,반도체에들어가는희토류를쉽게찾을수있다.또한지진,화산,쓰나미,태양플레어등을미리경고함으로써자연재해로부터사회를보호하는핵심기능도한다.
실제로지구물리학의발전사를보면인간의편리나생존과긴밀히연결되어있다.석유와광물자원을탐사하는과정에서인류는지구의내부를측정하고,그데이터를처리하고분석하는방법을개선할수있었다.인간의생명을위협하는지진재난은지진파연구로이어졌고,지진학자들은실체파의반사와굴절,표면파의분산등을연구함으로써지구의내부구조를해독할수있었다.오늘날인류는전세계의주요화산과지진대의위치를거의특정할수있는데,재난이어디에서일어날지예측가능해진것이다(다만그발생시점까지아는데는한계가있다).
한편20세기인공위성의눈부신기술은지구물리학의진보를견인했다.인공위성이수집한지형,중력,자기장의같은방대한데이터는가히압도적이며,현재최고수준의GPS장치를사용하면지표면에서일어나는1밀리미터의변화까지잡아낼수있다.빙하에덮여있다가노출된지역에서일어나는융기와판경계의수평이동은1년에손톱크기나손가락한두마디길이에불과한데,이러한운동도GPS측정으로거의정확히알아낼수있다.

핵심개념으로읽는지구물리학입문서

이책은우리가사는행성이어떤원리로작동하는지,우리과학기술이지구를이해하는데어느수준까지도달했는지흥미로운이야기를들려준다.각장에서다루는내용을살펴보면다음과같다.

1장<지구물리학이란무엇인가?>에서는지구물리학이다루는연구대상과범위,방법등을설명한다.지구물리학은물리학적방법을동원하여지구의물리적성질과진화과정을탐구한다.인공위성으로관찰할수있는지표에서부터관찰불가능한지구심층부의활동까지를아우른다.
2장<행성지구>에서는태양계의천체중하나인행성으로서의지구에대해서알아본다.지구의자전과공전등에서비롯한다양한물리적현상을설명하며,케플러의행성운동법칙,챈들러요동과같은흥미로운개념들을소개한다.
3장<지진학과지구의내부구조>에서는지구의구조를이해하는강력한도구로서의<지진학>을설명한다.과학자들이지구내부를통과하는지진파의속도와경로변화(굴절,반사,회절)를통해어떻게지구내부의성질(물질구성)과구조를알아냈는지다양한실험들을소개한다.
4장<지진활동:쉬지않는지구>에서는전지구적지진활동도를보여준다.1960~2013년사이에전세계에서발생한지진15만7991회를표시한진앙분포도를보면대부분의지진이지각판경계에몰려있다는사실을알수있다.
5장<중력과지구의모양>에서는지구의운동(자전과공전)에따른중력과형태변화를설명한다.원심력에의한탄성변형때문에지구는극방향으로납작해지고,자전축을기준으로대칭적인모양이된다.지구물리학자들은이를기준타원체라고부른다.
6장<지열>에서는지구의가장큰에너지원인지구내부의열을다룬다.이에너지가지구전반에걸쳐지각판운동과지자기장생성같은지질학적과정에힘을공급한다.지구내부의열은두가지근원에서생겨난다.하나는지각의암석과맨틀의방사능에의해지금발생하는열이고,다른하나는지구가생길때부터있던‘태초의열’이다
마지막으로7장<지구자기장>에서는지구를둘러싸고있는자기장에대해설명한다.지구자기장은지구내부의녹은핵안에서발생하는데,우주,특히태양에서오는해로운복사를막아주기때문에지구상의생명체에매우중요하다.한편오래된암석에기록된자기장은과거지질시대를해독하는열쇠이다.저자의주연구분야인고지자기학은자화(磁化)된암석으로수억년전의대륙의이동과지각판의움직임을해독하는데놀라운성과를보여주고있다.