중력의 직접적인 작용

중력의 직접적인 작용

수소는 그 진동 속도가 빨라지면 중력을 이기고 지구를 탈출하여 우주 공간으로 달아나 버리지만 다른 모든 원소와 그 화합물은 지구의 중력으로 끌려서 지구의 중심으로 향하여 낙하한다. 대기와 물이 지구 주위에 머물러 있고, 흙·물·얼음이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 것도 중력의 작용에 의한 것이다. 이 곳에서는 암석 및 표토가 중력의 간접적인 작용, 즉 유수(流水)·바람·빙하·용암류(岩流)에 의하지 않고 중력의 직접적인 작용으로 낮은 곳으로 이동하는 변화에 관하여 알아보고자 한다.

 

 

사태

 

암석이나 풍화생성물이 중력의 직접적인 작용에 의하여 낮은 곳으로 이동하는 현상을 사태(沙法: mass-wasting)라고 한다. 이 곳에서는 유수의 동적(動的)인 작용이 제외되고 정적(靜的)으로 물질 사이의 마찰력을 감소케 하며 표토 속의 공극(空隙)을 메꾸어서 표토의 무게를 증ㄱ가시켜 사태를 일으키기 쉽게 하는 물의 작용이 함께 고려된다. 얼음도 물과 비슷하게 작용하여 사태를 조장하는 경우가 많다.

 

 

사태의 원리

사면 (斜面) 위에 놓여 있는 물체가 사면과 평행 (平行)하는 방향으로 받는 중력의 분력(分力)은 사면의 기울기 각도의 사인(sine)에 비례한다. 물체가 수직 방향(垂直方向)으로 받는 중력을 1g라고 하면 각도가 45 인 0.87g A 사면에 따른 분력은 0.7g 45°이고 이와 직각인 방향으로 기울기가 각각 45° 및 30 인 사면에 놓인 물체가 받는 중력 (g) 과의 분력, 즉 물체를 사면에 각각 두 방향으로의 분력 붙어 있게 하는 분력도 0.7g이다. B사면의 기울기는 30° 이므로 사면에 따른 분력은 0. 5g이다. 사면의 조건과 물체의 성질에 따라 다르지만 물체가 사면에 머물 수 있는 최대각을 안식각(安息角: angle of repose) 이라고 한다. 안식각은 보통 25~40°이나 마찰력을 감소시키는 틈 J-J'로 불안한 상태에 있는 암괴윤활제 (潤滑劑)가 작용하면 안식각은 3이하로 떨어진다. A 사면의 암석은 사면의 경사가 급하므로 미끄러질 것이나, B 사면의 암석은 그대로 머물러 있을 것으로 보인다. 그러나 암석과 사면 사이에 윤활제가 들어가면, B 사면의 암석도 미끄러질 가능성이 있다.

 

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급격한 사태

 

산 사 태 (landslide)

산사면 (山面)의 기울기 (slope) 가 크면 산 표면의 물질은 중압 때문에 언제나 불안한 상태에 있다. 돌산에 절리가 생겨 있고 그 중에서 가장 우세한 절리 J-J'가 발달되면 그 윗쪽의 암괴(岩塊)는 불안의 정도가 더 커진다. 풍화작용이 진전되어 이 절리에 따른 마찰력이 감소되고 절리의 기울기가 안식각보다 크면 위의 암괴는 미끄러지게 된다. 또 마찰력이 있어도 절리 J-J' 위의 암괴가 사면에 평행하게 받는 분력이 더 크면, 암괴는 절리 J-J'를 따라 미끄러진다. 미끄러지기 시작한 큰 암괴는 가속(加速)되어 파괴적인 운동을 하는데 이렇게 하여 크고 작은 바위가 낙하하는 산사태를 돌사태 (rock-slide)라고 한다.

 

암층 사이에 셰일층이 끼어 있고, 이것이 물을 머금어 부드러워져도 그 위의 지층이 미끄러지는 돌사태가 일어난다. 기반암이 풍화되어 생성된 표토가 물로 거의 포화될 때 일어나는 산사태의 예로서 이를 흙사태 (debris-slide)라고 한다. 우리 나라에는 장마 때에 이러한 흙사태가 일어나는 일이 적지 않다.

 

 

땅 꺼 짐 (slump)

토양이나 푸석 바위 (saprolite)가 큰 조각으로 한꺼번에 낮은 곳으로 미끄러져 계단 비슷한 단(段)을 형성하는 낙하 현상을 땅꺼짐이라고 한다. 땅꺼짐이 일어날 수 있는 조건은 토양이나 풍화암이 어느 정도 응고된 상태에 있어 쉽게 부서져서 가루가 되거나 이류로 되어 버리지 않을 정도로 유지력이 있어야 한다는 것이다. 땅꺼짐이 발생할 수 있는 조건은 어떤 사면의 밑부분이 과도하게 깎여서 위에 있는 무게에 견디지 못하게 되는 것이다. 그러므로 산의 경우에는 강이 흘러서 산기슭을 침식했을 경우에 일어나고 평야에서는 강이 곡류하며 곡부를
아래에서 공격하여 침식하는 경우 및 바닷물결이 해안 절벽을 공격하여 절벽 아랫부분을 침식하였을 경우에 일어난다.