어린이과학동아&수학동아 기사

지구 면적의 70% 이상을 차지하는 바다. 우리는 바다에 대해 얼마나 알고 있을까요? 옛날 옛적에~원하는 것은 무엇이든 만들어주는 요술 맷돌을 가진 임금님이 있었습니다. 이를 탐낸 도둑이 요술 맷돌을 훔쳐 멀리 달아나기 위해 배를 타고 바다로 도망쳤는데요. 안심한 도둑은 당시 금보다 더 비싼 소금을 만들어달라고 맷돌에 빌었고, 맷돌은 소금을 만들어내기 시작했습니다. 맷돌이 만들어내는 소금은 이내 배 안을 가득 채우기 시작했는데요. 도둑은 처음에는 부자가 될 거라는 생각에 기뻐했지만, 점점 늘어나는 소금 때문에 배는 곧 가라앉을 위기에 처했습니다. 맷돌을 멈추는 방법을 몰랐던 도둑은 소금과 함께 바닷속으로 가라앉았고, 지금까지도 바닷속 어딘가에서 맷돌은 소금을 만들어내고 있다고 합니다.

수억 년간 바다의 염분이 변하지 않고 그대로 유지되는 것은 소금을 만드는 맷돌 때문이 아닐까? 라는 재미있는 상상에서 나온 이야기인데요. 실제로 소금을 만들어내는 맷돌도 없는데, 바다가 짠 이유는 무엇일까요?

지구가 처음 생겨났던 45억 년 전에는 뜨거운 불덩어리였습니다. 지구가 식으면서 여기저기서 화산 폭발이 일어났고, 이때 지구 내부 깊숙한 곳에서 빠져나온 기체들은 지구의 대기층을 형성했습니다. 이 대기 안에는 메탄가스와 수소가스, 암모니아 가스, 그리고 수증기가 대부분이었다고 하는데요. 이 수증기들이 점점 커지다가 비가 되어 수백 년 동안 끊임없이 내렸습니다. 이로 인해 상대적으로 낮은 지표면이 모두 물로 채워져 태초의 바다가 생겨났다고 하는데요. 이게 현재까지는 가장 유력한 가설이라고 합니다.

바닷물에 녹아 있는 성분을 살펴보면 염화소듐. 즉 소금이 대부분입니다. 염화소듐 다음으로 바닷물에 많이 든 염류는 염화마그네슘입니다. 이 성분 때문에 바닷물은 짠맛과 함께 쓴맛도 느껴지는 건데요. 그렇다면 왜 바닷물은 마실 수 없을까요? 우리 몸 세포는 적당량의 무기염류가 있어 세포의 삼투압과 PH를 유지 시킵니다. 이 농도는 대략 0.9%인데요. 그러나 바닷물의 무기염류 농도는 3%이며, 우리 몸의 세포액 농도보다 진합니다. 바닷물을 마시면 혈액 중의 무기염류 농도가 세포액의 농도보다 진해집니다. 신장에서는 혈액에서 염류를 걸러 혈액 농도를 적정하게 유지하는 역할을 하는데요.

하지만 신장은 겨우 2%의 염류만을 배출할 수 있습니다. 결국, 몸에 들어온 바닷물의 염류를 제거하려면 마신 바닷물보다 더 많은 양의 오줌을 배출해야만 한다는 건데요. 그렇게 되면 수분이 몸에서 빠져나가므로 탈수 현상이 일어나고 더욱 심각한 갈증을 느끼게 됩니다.

날씨가 추워지면 주변 곳곳에 있는 물웅덩이는 물론 강이나 호수 등이 어는 것을 볼 수 있는데요. 하지만 바닷물이 얼어붙었다는 소식은 거의 들어보지 못하셨을 것 같아요. 날씨가 영하권으로 내려가도 바닷물이 잘 얼지 않는 이유는 무엇일까요? 물질이 액체에서 고체로 바뀌기 시작하는 온도, '어는점'이라고 하죠. 순수한 물이 얼어서 얼음이 되는 온도이자, 얼음이 녹아 물이 되는 온도는 0℃입니다.

하지만 바닷물이 어는 점은 -1.91℃로 담수보다도 낮죠. 물이 어는 현상을 조금 더 자세히 설명해보자면 물 분자와 물 분자가 연결돼 육각형을 이루는 것을 의미합니다. 자유롭게 돌아다니던 물 분자들이 제자리에 멈춰 분자들끼리 대형을 맞추는 원리죠.

하지만 바닷물은 염분이 다량 녹아있는데요. 바닷물에 녹아있는 염분은 물 분자들이 모여 얼음 결정을 이루는 것을 방해합니다. 또한, 대기의 기온이 낮아지더라도 바다는 너무 깊고 넓기 때문에 바닷물 전체가 –1.91℃ 이하로 내려가게 되는 데는 오랜 시간이 걸립니다. 즉, 바닷물이 어는점에 도달하기 전에 따뜻한 계절이 돌아오기 때문에 바닷물이 얼지 않는 것이죠.

바닷물이 얼지 않는 또 다른 이유는 바다가 파도 등에 의해 움직이기 때문인데요. 강이나 호수에서도 물결이 일긴 하지만 그 움직임은 크지 않습니다. 하지만 바닷물은 출렁거리면서 움직이기 때문에 액체가 고체로 되는 것을 방해하는 것이죠.

바다는 '푸른 바다'라고 하죠. 우리 눈에 보이는 바다색은 파란색인데요. 하지만 컵에 바닷물을 떠보면 투명합니다. 그런데 왜 바다는 파란색으로 보이는 걸까요? 우리가 보는 색은 빛의 흡수와 반사, 분산 성질을 통해 결정됩니다. 햇빛은 눈에 보이지 않지만 일곱 가지 무지개색으로 이뤄져 있습니다. 빨, 주, 노, 초, 파, 남, 보 일곱 가지 색마다 파장도 각기 다르죠. 파장이 길고 짧음에 따라 물에 흡수되는 정도가 다르고 이에 따라서 색깔이 결정되는데요. 붉은빛일수록 파장이 길고, 파란색 계열은 파장이 짧습니다. 파장이 긴 적색은 깊게 물에 흡수되고 파장이 짧은 파란색은 금방 바닷물에 반사되죠. 바닷물 속으로 들어간 빛은 물 분자에 부딪혀 이리저리 흩어지는데요.

파란색이 남아 산란하기 때문에 우리 눈에는 바닷물이 파란색으로 보이는 것이죠. 바다에 대한 궁금증은 어느 정도 해소됐을 것 같네요.