구름이 하늘에 떠있는 까닭은?

구름과 비는 모두 작은 물방울 입자의 모양인데, 구름은 하늘에 떠있고 비는 내리는 이유는 무엇일까?

그 대답은 비 입자에 비해 구름 입자가 매우 작기 때문이다. 비 입자의 직경은 1mm정도, 구름입자는 0.02-0.08mm입니다. 물방울이 공기중에서 낙하할 때는 공기저항이 작용하며, 이 저항은 공기에 닿는 면적에 비례하고, 낙하가 늦을 때에는 낙하속도에, 낙하가 빨라지면 낙하속도의 제곱에 비례한다. 한편 물방울의 무게는 용적에 비례하기 때문에 물방울이 작을수록 상대적으로 공기저항이 커지므로 낙하속도는 늦어진다. 여러 가지 연구된 경과에 의하면 물방울 직경에 따른 낙하속도는 직경이 0.01mm일 때는 0.2cm/s에 불과하나 0.1mm일 때는 27cm/s, 1mm일 때 4m/s, 5mm일 때 9m/s가 된다. 여기에서 물방울이 0.1mm이하라면 낙하속도는 느리나, 만약 낙하속도가 10cm/s라고 해도 높이 1,000m 구름속의 구름입자가 지상에 떨어지기까지는 3시간 정도 걸리게 된다. 구름 중에는 상승기류가 있어서 이 정도의 낙하속도에서는 떨어지지 않지만 1mm이상 되면 4분 정도 걸려서 떨어지므로 비가 되는 것이다. 그러므로 구름입자와 비 입자를 확실히 구별짓기는 어렵지만 보통 물 입자의 직경이 0.1mm 이하인 경우를 구름입자, 이보다 클 때를 비 입자로 하고 있다.

중국의 고전 "서유기"에는 손오공이 구름을 타고 하늘을 나는 이야기가 있다. 유유히 하늘에서 흘러가는 구름을 보면 그런 생각이 드는 것도 무리가 아닐 것이다.

만약 인간이 분신기술이 있다고 하면 그것이 불가능하지는 않을 것이다. 천억개로 나누면 1개가 구름입자의 크기가 되므로 공중에 떠있고 바람에 흘러가게 된다. 물론 이런 이야기는 불가능하겠지만 큰 낙하산을 이용하면 하늘을 더 다니는 것이 불가능하지는 않을 것이다. 소나기 구름 중에서는 상승기류가 10-30m/s이상에 달하므로 낙하산을 붙들고 그 속에 들어가면 높은 하늘로 날아오를 것이며 지금은 행글라이더로 하늘을 나는 사람도 있다.

자연계에는 이것을 실행하고 있는 것이 있는데 그것은 거미이다. 늦가을 맑고 따뜻한 날이나 봄의 온화한 날에 거미는 풀잎 끝에 올라 엉덩이를 위로 향하고 여러개의 거미줄을 뽑아내면서 바람을 기다린다. 바람이 불면 거미줄이 풍선과 같은 역할로 날아오르며 바람을 타고 날려간다. 이 상승기류를 타면 매우 높은 곳까지 오르는데 3,000m 상공에서도 이런 거미줄을 채집한 적이 있을 정도이다.

늦가을에 이런 현상이 보이면 계절풍이 불기 시작하므로 눈이 올 시기임을 알고, 봄에 보이면 눈이 끝났다고 한다. 프랑스에서는 옛날 이것을 성모 마리아가 승천할 때 옷의 실이 흐트러져 하늘에 떠 있는 것으로 생각하여 '성녀의 실'이라고 불렀던 것이다.