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대륙을 움직이는 힘 보고서

대륙을 움직이는 힘

대륙을 움직이는 힘

고지자기

거의 모든 사람들은 조그만 자석이나 나침반을 사용해 본 기억을 가지고 있을 것이다. 자석에는 N, S 극이 있으며, 나침반의 바늘에 있는 N, S 극은 항상 지도상의 북과 남을 가리키게 되는데, 이는 지구 자체가 거대한 자석임을 의미한다. 그리고 대부분의 모든 전기 장치를 작동할 때 필연적으로 자기장이 생기게 된다. 따라서 지구가 자석이라면 지구 바깥의 우주 공간에서 자기장이 형성되어 있을 것이다. 이와 같이 지구가 하나의 거대한 자석으로 자기장을 형성하는 것을 다이나모설(Dynamo theory)이라 한다. 그 이론에 의하면, 지구의 외핵은 전기 전도도가 아주 높은 용융된 철과 니켈로 이루어져 있으며, 지구 자전 운동과 외핵 내의 대류 운동으로 발생하는 전류가 거대한 지구 자기장을 형성한다는 것으로 설명되지만 상세한 기구에 대하여는 아직 완전히 해명되지 않고 있다.

1950년경부터 영국을 중심으로 과거의 지질 시대에 대한 고지자기의 역사를 조사하는 연구가 활발히 이루어졌다. 과거의 지자기를 연구하기 위해서는 암석이 지닌 자기적 성질을 이용한다. 예를 들면, 마그마가 냉각되어 암석으로 굳어질 때, 암석 속에 포함된 자철석과 같은 자성을 띠는 광물들은 그 당시의 지구 자기장 방향으로 자화(磁化)되어 남아 있게 되는데, 이를 자기 화석(magnetic fossil)이라 한다. 따라서 어떤 화성암체의 자성을 측정하면 마그마가 냉각될 당시의 지자기의 방향을 정확하게 기록하여 제공해 주게 된다. 이러한 연구 분야를 고지자기학(Paleomagnetology)이라 한다.
따라서 학자들은 `자기 화석` 또는 `고지자기`라는 방법에 의해 여러 대륙의 오래된 암석을 수집하여 지자기장의 역사를 복원하는 한편, 암석의 자성과 지질 시대를 결정하기 위해 해저를 포함한 지구 여러 곳을 탐색하였다. 그 결과 대륙의 이동을 나타내는 놀랄 만한 현상이 발견되었는데 ① 극의 이동, ② 지자기장의 역전, 그리고 ③ 해양저에서의 자기장 줄무늬의 발견이었다.

극의 이동(Polar Wandering)
우리는 지구상의 임의의 한 지점에서 지자기의 편각과 복각을 측정하여 이로부터 자극(磁極)을 결정할 수 있다. 따라서 자기 화석에 기록된 고지자기를 측정하여 잔류 복각과 편각으로부터 당 시의 자극의 위치를 결정할 수 있다. 다만 과거에 지리적 극이 자극과 어느 정도 기울어져 있는 지를 알 수 없기 때문에 자극과 지리적 극이 일치하는 단순한 모양을 가정하면, 고지자기는 당시 지리적 극의 외견상의 위치를 말해 준다. 이를 겉보기 극(apparent pole)이라 한다.

※ 편각(Declination)과 복각(Inclination)
편각은 지리상의 북극인 진북과 자침의 N극이 가리키는 자북 사이에 이루는 각을 말하는데, 실제 자극이 지리 축으로부터 약 11°기울어져 있기 때문에 관찰자의 위치에 따라 동쪽 또는 서쪽으로 약간 벗어난다. 예를 들어, 서울은 진북에 대하여 서쪽으로 7°편향되어 있으며, 미국 캘리포니아의 편각은 동쪽으로 20°이다. 한편, 복각은 자장(磁場)과 지구 표면이 만드는 각 (그림 31)으로 복각 (π)과 위도 (θ) 사이에는 단순한 관계식인 tan π 〓 ½ tan θ가 성립하는데, 위도가 높아질수록 복각도 커진다. 예를 들어, 서울의 복각은 53°인데 이로부터 서울의 위도 37.5°를 구할 수 있다.

그림 32. 겉보기 극의 이동 궤도.
이런 방법으로 각 시대별로 유럽과 북미 대륙의 고지자기의 편각과 복각을 측정하여 겉보기 극의 위치를 알아낸 결과 지난 5억 년 동안 극의 위치가 현재의 북극으로 이동하고 있었으며, 유럽에서 얻은 자극의 이동 궤도와 북미 대륙에서 얻은 자극의 이동 궤도는 각각 다른 위치를 보여준다. 실제 같은 시대의 자극이 2개 있을 수 없으므로, 두 극 궤도를 일치시켜 하나의 극 이동 궤도를 만들면 두 대륙의 위치도 함께 이동시켜야 하고 그러면 북미와 유럽이 붙어 대서양은 없어진다 (그림 32). 따라서 극 이동 궤도는

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