우리가 밟고 있는 단단한 땅, 그 아래 깊은 곳은 과연 어떻게 생겼을까요? 마치 맛있는 사과를 깎아보거나 계란을 깨보기 전에는 속을 알 수 없듯이, 지구의 속도 직접 파볼 수 없어 궁금증만 커져갑니다.
과학자들은 지진파 등을 분석하여 지구 내부가 양파처럼 여러 겹의 층으로 이루어져 있다는 사실을 알아냈습니다.
이 층상 구조를 바로 ‘지권의 구조‘라고 합니다. 지권의 구조를 이해하는 것은 지진, 화산, 그리고 지구 자기장 같은 거대한 현상들의 비밀을 푸는 첫 번째 열쇠입니다.
📘 대표유형 문제
다음은 지권의 구조에 대한 설명이다. 내용이 옳지 않은 것은?
(가) 지각은 대륙 지각과 해양 지각으로 나뉘며, 두께가 가장 얇은 층이다.
(나) 맨틀은 지권 전체 부피의 약 80%를 차지하며, 유동성 있는 고체 상태로 대류한다.
(다) 외핵은 고체 상태이며, 철과 니켈로 이루어져 있고 지구 자기장을 만든다.
(라) 내핵은 가장 높은 온도와 압력으로 인해 딱딱한 고체 상태로 존재한다.
- (가)
- (나)
- (다)
- (라)
🔍 단계별 풀이
Step 1. ‘지권의 구조‘ 핵심 개념 떠올리기
지권의 구조는 크게 4개의 층, 지각, 맨틀, 외핵, 내핵으로 구분됩니다. 마치 삶은 계란을 생각하면 쉬워요. 얇은 껍질은 ‘지각’, 대부분을 차지하는 흰자는 ‘맨틀’, 그리고 중심부의 노른자는 ‘핵'(액체 상태의 외핵과 고체 상태의 내핵)에 비유할 수 있습니다. 각 층의 상태(고체/액체)와 특징을 기억하는 것이 문제 풀이의 핵심입니다.
Step 2. 각 보기의 참/거짓 분석하기
이제 각 보기의 설명이 계란 모델과 맞는지 하나씩 따져봅니다.
- (가) 지각: (O)
- 계란 껍질처럼 가장 얇은 층이 맞습니다. 대륙 쪽이 더 두껍고(대륙 지각), 바다 쪽이 더 얇습니다(해양 지각). 옳은 설명입니다.
- (나) 맨틀: (O)
- 계란 흰자처럼 가장 부피가 큽니다. 뜨거운 열로 인해 엿이나 젤리처럼 천천히 움직이는(대류) 유동성 있는 고체입니다. 옳은 설명입니다.
- (다) 외핵: (X)
- 가장 결정적인 오류! 외핵은 지권의 구조에서 유일하게 액체 상태인 층입니다. 이 액체 상태의 철이 움직이면서 지구 자기장을 만드는 것은 맞지만, ‘고체 상태’라는 설명이 틀렸습니다.
- (라) 내핵: (O)
- 가장 안쪽에 있어 어마어마한 압력을 받기 때문에, 아무리 뜨거워도 녹지 못하고 꽁꽁 뭉쳐진 고체 상태로 존재합니다. 옳은 설명입니다.
Step 3. 옳지 않은 설명 찾아 정답 고르기
분석 결과, (다)는 외핵의 상태를 ‘고체’라고 잘못 설명하고 있습니다. 따라서 정답은 ③번입니다.
✅ 정답
정답: ③ 외핵은 액체 상태이며, 이 액체의 움직임이 지구 자기장을 형성하는 원인입니다.
⭐ 한눈에 보는 지권의 구조 핵심 정리 ⭐
- 🥚 지각 (Crust): 얇은 고체. 계란 껍질. 대륙 지각(두꺼움)과 해양 지각(얇음)으로 구성.
- 🍮 맨틀 (Mantle): 유동성 있는 고체. 계란 흰자. 지권 부피의 약 80% 차지. 천천히 대류하며 판을 움직임.
- 🍹 외핵 (Outer Core): 액체. 액체 상태의 노른자. 철과 니켈이 움직이며 지구 자기장 형성.
- 💎 내핵 (Inner Core): 단단한 고체. 압력으로 굳은 노른자 중심. 엄청난 압력으로 고체 상태 유지.
개념 정리 – 지권의 구조 4층 비교
| 구분 | 상태 | 주요 성분 | 특징 |
|---|---|---|---|
| 지각 | 고체 | 규산염 물질 (화강암, 현무암) | 가장 얇은 층, 우리가 사는 곳 |
| 맨틀 | 고체 (유동성) | 감람암질 암석 | 부피가 가장 큼(약 80%), 맨틀 대류 발생 |
| 외핵 | 액체 | 철, 니켈 | 지구 자기장 형성, S파 통과 못함 |
| 내핵 | 고체 | 철, 니켈 | 가장 높은 온도와 압력 |
오개념 정리
- “땅속으로 파고 들어가면 바로 맨틀이 나온다” ❌ → 아닙니다! 지각도 수십 km로 매우 두껍습니다. 인류가 가장 깊게 판 구멍도 겨우 12km 정도로, 아직 지각의 껍질도 다 뚫지 못했습니다.
- “지구 내부는 모두 뜨거운 액체 용암이다” ❌ → 아닙니다! 지권의 구조에서 유일한 액체는 외핵뿐입니다. 맨틀은 끈적한 젤리 같은 고체, 내핵은 단단한 쇠공 같은 고체입니다.
- “지각과 판은 같은 말이다” ❌ → 아닙니다! 판은 ‘지각’과 ‘맨틀의 윗부분’을 포함하는 더 큰 개념입니다. 딱딱한 지각과 맨틀 상부를 합쳐서 ‘암석권’이라고 부르는데, 이것이 바로 판입니다.
🌍 일상 속 지권의 구조 찾아보기
- 나침반 사용: 나침반의 바늘이 항상 북쪽을 가리키는 것은 액체 상태인 외핵이 회전하며 만든 ‘지구 자기장’ 덕분입니다.
- 오로라 관측: 아름다운 오로라는 지구 자기장이 태양에서 날아오는 해로운 입자들을 막아주면서 나타나는 현상입니다. 외핵이 만든 보호막 덕분에 볼 수 있는 장관이죠.
- 온천과 화산: 맨틀의 뜨거운 열이 지각의 약한 틈을 뚫고 올라오면 온천이 되거나 화산 활동으로 나타납니다.
📚 더 깊이 알아보기: 우리는 땅속을 어떻게 알았을까?
아무도 지구 중심까지 가본 적이 없는데, 과학자들은 지권의 구조를 어떻게 알아냈을까요? 바로 ‘지진파‘ 덕분입니다. 지진이 발생하면 P파와 S파라는 두 종류의 파동이 생기는데, 이 파동들이 지구 내부를 통과하는 속도와 경로를 분석한 것입니다. 특히 S파는 액체를 통과하지 못하는 성질이 있는데, 지구 반대편에서 S파가 관측되지 않는 것을 보고 외핵이 액체 상태라는 강력한 증거를 찾아냈습니다. 마치 의사 선생님이 초음파로 우리 몸속을 보는 것과 같은 원리입니다.
🧪 과학 수업에서는 이렇게 다룹니다
삶은 계란이나 사과를 칼로 잘라 단면을 관찰하는 활동은 지권의 구조를 이해하는 가장 좋은 방법입니다.
각 부분(껍질-지각, 흰자-맨틀, 노른자-핵)의 두께와 특징을 직접 비교하며 이야기 나누면 절대 잊어버리지 않을 거예요.
💡 작은 팁: 지권의 구조 암기법!
‘지각-맨틀-외핵-내핵’ 순서를 기억하고, 상태는 ‘고체-고체-액체-고체’! 여기서 “외핵은 액체”라는 것만 확실히 기억하면, 나머지는 자연스럽게 따라옵니다. “밖에 있는 핵(외핵)만 물처럼 흐른다!” 라고 외워보세요!
🧪 실생활 문제
만약 공상 과학 영화처럼 지구의 핵이 식어서 외핵의 움직임이 멈춘다면, 인류에게 닥칠 가장 큰 위협은 무엇일까요?
- (힌트: 외핵이 하는 가장 중요한 역할은?)
- 정답: 지구 자기장이 사라집니다. 이렇게 되면 태양에서 오는 강력한 방사선과 태양풍을 막아줄 보호막이 없어져 모든 생명체가 위험에 처하고, 통신 시스템이 마비되는 등 재앙이 닥칠 것입니다.
✔️ 마무리 요약
지권의 구조는 단순한 암기 과목이 아니라, 우리가 사는 지구가 어떻게 살아 움직이는지를 알려주는 기본 설계도입니다. 얇은 지각, 거대한 맨틀의 움직임, 그리고 액체 외핵이 만드는 자기장 보호막까지. 이 네 개의 층이 절묘한 균형을 이루며 지금의 지구를 만들고 있습니다. 계란 하나를 볼 때마다 우리 발밑의 신비로운 지권의 구조를 떠올려 보세요!