지구과학이란 무엇인가?

  장관을 이루며 폭발하는 화산, 웅장한 기암으로 덮인 해변 정경, 그리고 태풍에 의해 발생하는 엄청난 피해, 이런 모든 것들이 지구과학자들의 연구과제이다. 지구과학의 연구는 우리의 환경과 관련된 많은 흥미진진한 그리고 실질적인 문제를 다루고 있다. 산맥들은 어떤 힘에 의하여 만들어지는 것일까? 날씨는 왜 매일 변하는 것일까? 기후는 정말로 변하고 있을까? 지구는 얼마나 오래되었으며, 태양계 내의 다른 행성들과 어떤 관계를 갖고 있는 것일까? 왜 바다에서는 조석 작용이 일어날까? 빙하기는 어떤 모습이었을까? 또 다른 빙하기가 찾아 오는 것인가? 이곳에 우물을 파면 성공적일까? 우리 지구는 정적이며 변하지 않는 물체가 아니기 때문에 이를 이해하는 것이 결코 쉬운 일이 아니다. 오히려 지구는 서로 긴밀하게 작용하는 여러 부분들이 있으며 또한 매우 길고 복잡한 역사를 가진 동적인 물체이다. 

 

 지구과학은 지구와 우주 내에 있는 지구의 이웃들을 이해하려는 모든 과학을 총체적으로 부르는 용어이다. 여기에는 지질학, 해양학, 기상학 그리고 천문학이 포함된다. 

 

[지질학]

 지질학은 전통적으로 물리적 면과 역사적 면을 다루는 두 개의 큰 영역으로 나뉜다.  물리 지질학은 지구를 구성하는 물질들을 조사하며 지표면과 그 지하에서 작용하고 있는 많은  과정들을 이해하려고 한다. 지구는 동적이며 끊임없이 변화하는 행성이다. 지구 내부의 힘들은 지진을 만들어내며 산맥을 형성하고 또한 화산구조를 생성한다. 지표면에서 외적인 과정들이 암석을 부수며 여러 모양의 육상의 형태를 조각해 낸다. 물과 바람 그리고 빙하의 침식작용은 다양한 지형을 만들어낸다. 암석과 광물들은 지구의 내적 그리고 외적 과정들에 대응하면서 형성되므로 이들을 해석하는 일은 우리 행성을 이해하는 기초가 된다. 이러한 물리지질학과는 대조적으로, 지사학의 목표는 지구의 기원을 이해하고 45억 년의 역사를 통하여 행성이 발전해 온 자취를 밝히는 것이다. 지사학은 지구 과거를 통하여 일어났던 수많은 물리적 그리고 생물학적 변화를 시간에 따라 질서정연하게 나열하기 위하여 애쓰고 있다. 물리적인 지질학을 연구하는 것은 논리적으로 역사를 공부하는 연구에 선행하며, 이는 통상 지구의 과거를 밝혀내려는 시도를 하기에 앞서 지구가 어떻게 작용하는지를 알아야 하기 때문이다. 

 

[해양학]

 해양학은 실제에 있어서 하나의 분리된 별개의 과학이 아니다. 해양학은 오히려 모든 방면의 과학이 응용되어 바다를 하나를 종합적이며 서로 유기적으로 연구하면서 다양한 과학의 분야에서의 모습과 이들 사이의 상관관계를 이해하는 것이다. 해양학은 화학, 물리, 지질학 및 생물학을 통합한다. 해양학은 바닷물의 움직임과 조성의 연구, 또한 연안 과정, 해저의 지형 그리고 해양생물들의 조사를 포함한다. 

 

[대기학]

 지구 동적 대기에서는 중력에 의하여 지구에 붙잡혀 있으며 고도가 증가함에 따라 급격히 옅어지는 기체 혼합물을 조사한다. 지구의 운동과 태양으로부터 오는 에너지의 복합적 효과에 의존하여 행동하면서, 이렇게 형태도 없으며 눈에 보이지 않는 대기는 무수히 다양한 형태의 날씨를 만들어내고, 또한 지구 기후의 기본 패턴을 형성한다.  기상학은 대기 그리고 날씨와 기후를 만들어내는 과정을 연구한다. 해양학과 마찬가지로 기상학도 지구를 덮고 있는 엷은 층의 공기를 종합적으로 연구하기 위하여 다양한 분야의 과학을 응용한다. 

 

[천문학]

 우주 속의 지구는 지구가 더 큰 우주와 어떻게 연관되어 있는지를 아는 것이 지구의 이해에 필요함을 잘 증명하고 있다. 지구는 우주 내의 다른 모든 물체들과 연관되어 있으므로 우주를 연구하는 학문인 천문학은 바로 우리 지구환경의 기원을 탐구하는 데 있어서 매우 유용하다. 우리가 우리들이 살고 있는 바로 이 행성에 너무 익숙하기 때문에 지구가 광활한 우주 내의 아주 작은 물체에 불과하다는 것을 종종 잊기 쉽다. 실제로 지구는 우주 전체에 퍼져 있는 이루 셀 수 없이 많은 모든 물체들을 지배하는 바로 그 동일한 물리적 법칙에 지배를 받고 있다. 따라서 우리 행성의 기원을 이해하기 위해서 우리 태양계의 다른 식구들에 대하여 배우는 것은 유용한 일이다. 더 나아가서 우리 태양계를 수많은 은하 중의 하나인 우리 은하 내의 수많은 별들의 집단의 한 부분으로 보는 관점도 지구의 참된 이해에 도움이 될 것이다. 

 지구 과학을 이해하는 것은 도전적이며, 이는 우리 행성은 행성을 구성하는 많은 부분들이 서로 상호작용을 하며 또한 복잡한 역사를 가진 매우 동적인 물체이기 때문이다. 긴 역사를 통하여 지구는 끊임없이 변화해 왔다. 실제 이 글을 읽는 동안 지구는 변화하고 있으며 우리가 예견할 수 있는 미래에도 마찬가지로 변화를 계속할 것이다. 어떤 때는 이 변화가 예컨대 큰 태풍이 지나거나 산사태가 나거나 화산이 폭발하는 등 매우 빠르고 격렬하다. 그렇지만 많은 변화는 그 변화가 너무 점진적으로 일어나 그 변화를 일생 동안에도 전혀 눈치챌 수 없기도 하다. 또한 지구과학이 다루는 현상들의 시공간적 잣대 역시 크게 변한다. 
 지구과학은 종종 야외에서 이루어지는 학문으로 간주되는데 실은 틀린 말이 아니다. 지구과학자들이 연구하는 많은 부분이 야외에서 이루어진 관찰이나 실험에 기초하고 있다. 그렇지만 여러 지구 구성 물질에 대한 연구가 많은 기본 과정들에

대한 통찰력을 제공하며 복잡한 컴퓨터 모형을 제작하여 행성의 복잡한 기후시스템을 유사할 수 있게 하는 등 지구과학은 또한 실험실에서도 수행된다. 매우 흔히 지구과학자들은 물리, 화학 및 생물 분야의 원리나 지식을 이해하고 이를 응용할 필요가 있다. 지질학, 해양학, 기상학 및 천문학은 자연의 세계 그리고 그 안에 있는 우리의 삶터에 대한 우리들의 지식을 넓혀가려는 학문들이다.