물에서 토네이도처럼 생기는 건 원리는 뭔가요?

Question

영상을 봤는데 물 표면부터 물 속까지 토네이도, 회오리처럼 생겨서 물속으로 빨아드리는 듯한 현상들이 나타나던데 그런 현상은 어떻게 나타나는 건지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이영준 과학전문가입니다.

물이 빠질때 주로 말씀하신 토네이도 같은 모양의 현상이 관찰되는데요

이것은 물이 빠져나가는곳과 아닌곳의 온도차에 의해 발생하게 됩니다

Answer 2

물 속에서 토네이도와 회오리처럼 나타나는 현상은 물 속에서 생기는 흐름 현상으로 인해 나타납니다. 흐름 현상은 물의 유동성, 압력, 온도, 전도성 등 여러 요인에 의해 생기며, 흐름이 생길 때 생기는 진동이나 충격이 토네이도와 회오리처럼 나타나게 만듭니다.

예를 들어, 흐름이 강한 곳에서는 물속에서 흐름을 형성하는 힘이 강해져 토네이도와 회오리처럼 나타날 수 있으며, 반면에 흐름이 약한 곳에서는 흐름이 약해져 토네이도와 회오리처럼 나타나지 않을 수 있습니다. 이외에도 물의 온도, 압력, 전도성 등의 요인도 이 현상에 영향을 미칩니다.

Answer 3

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

토네이도가 생기는 원리는 매우 강한 상승운동에 의해 회전운동이 강해지는 것입니다. 강한 상승운동이 있으면 그곳의 공기기둥의 지름이 얇아지고 각운동량 보존에 의해 그 회전이 강해지는 것입니다. 이는 피겨스케이팅 선수가 팔을 벌리고 있다가 오무리면 회전이 빨라지는 것과 같은 원리입니다. 즉, 아주 작은 회전이 존재하더라도 강한 상승운동이 있으면 회전이 극대화돼서 토네이도가 생성되는 것입니다.

세면대 역시 배수구를 통해 빠져나가는 물이 작은 회전을 크게 만들어 작은 토네이도를 만드는 것입니다. 기상에 관련된 기관에 가면 종종 토네이도 발생장치를 볼 수 있는데, 진공청소기 같이 윗부분에 상승기류를 만들어주면 토네이도가 발생하는 것을 쉽게 볼 수 있습니다.

강한 상승운동을 만들어내는 것은 대류불안정(potential instability)이라고 부르는 대기 불안정입니다. 하층은 습윤하고 상층은 건조할 때 많이 만들어지는 불안정이죠. 미국중부 평원지대는 남쪽에서 불어오는 습한 공기와 록키산맥을 넘어오는 건조한 공기가 만나는 지역입니다. 그래서 미국 평원 지대는 전세계에서 토네이도가 가장 많이 발생하는 지역 중 하나죠