가깝고도 먼 미지의 공간, 하늘
과학의 눈으로 바라볼 때,
하늘은 더욱 높아지고 넓어진다!

우리가 지상에서 올려다보는 저 하늘은 파란색에서 저녁이면 꼭두서니 빛으로 물들고, 하얀 구름이나 검은 구름이 낮은 곳부터 높은 곳까지 다양한 높이에서 나타난다. 어떤 때는 비를 뿌리고, 강한 바람을 일으킨다. 언제나 우리의 머리 위에 끝없이 펼쳐져 있는 공간, 하늘. 과연 우리는 하늘에 대해 얼마나 알고 있을까? 하늘에 대해 다루는 학문 하면 흔히 대기물리학 또는 기상학을 떠올리곤 한다. 우리 생활과 밀접하게 연결되어 있는 기술로는 일기예보를 들 수 있다. 기상청에서는 지금 이 순간에도 시시각각 바뀌는 하늘의 상태를 체계적으로 관측하여 기상이 어떻게 변해갈지를 예상하고 있다.

이러한 날씨의 변화를 단지 지상에서만 관측할 수 있는 것은 아니다. 지구의 표면에는 공기가 존재하는데, 이를 대기권이라고 한다. 우리 인간을 비롯한 생명체가 살아갈 수 있는 것은 대기권 덕분이다. 대기권은 대류권, 성층권, 중간권, 열권이라는 네 가지 층으로 나뉘는데, 지상으로부터 고도 10~16km 정도까지가 대류권에 해당한다. 구름과 비, 안개와 눈, 바람과 낙뢰 등 다양한 날씨의 변화는 바로 이 대류권에서 나타난다고 볼 수 있다.

상공을 가로질러 유유히 나는 비행기를 올려다보며 누구나 한 번쯤은 이런 생각을 해보았으리라. 길이는 60m, 무게는 200톤에 달하는 거대한 비행기가 단지 날개가 있다는 이유만으로 어떻게 하늘을 자유롭게 비행할 수 있는 것일까? 과학기술 분야에서 저술 활동을 펼치고 있는 사이언스라이터이자 소형 비행기 조종사 자격증을 지닌 저자는, 비행기가 나는 원리는 공기의 과학적 측면에 숨어 있다고 설명한다. 강한 바람이 불 때 스케치북을 평평하게 세워서 들면 앞으로 걸어가기 어려워지고, 살짝 비스듬하게 눕히면 스케치북이 위나 아래쪽으로 마구 펄럭인다. 이때 생겨나는 힘을 동압이라고 하는데, 비행기 역시 이러한 동압을 잘 이용하여 하늘을 날 수 있는 것이다. 비행기는 이 외에도 날개의 모양, 날개에 작용하는 와류 등 여러 과학적 원리가 정밀하게 적용된 결과물이다.

비행기를 타고 하늘을 난다는 것은 바람, 구름, 비와 같은 기상의 변화를 몸소 느끼는 체험이기도 하다. 하늘의 과학 원리를 한 권에 담은 이 책을 통해 대기의 기본과 다양한 기상 현상의 원리, 그리고 비행기에 얽힌 자세한 과학 이야기를 쉽고 재미있게 만나보자. 그리고 책을 덮은 후 하늘을 다시금 올려다보자. 예전과는 다른 공간이 눈앞에 펼쳐질 것이다.