지하철역에서는 구내에 강한 바람이 불 수 있으며, 런던 지하철에서는 아이를 태운 유모차가 바람에 날려 선로에 추락하는 사고가 발생 한 일도 있다. 이 바람은 기압의 차이와 여러 메커니즘에서 탄생한다고...
왜 이런 일이 일어날까?
브라운 대학 공학부 케니 브루 교수는..."지하철의 돌풍은 기압 차이와 이에 얽힌 3가지 메커니즘에 의해 만들어지고 있다"라고 말하는데..
어떤건지 궁금증을 풀어보자.
■ 1. 피스톤 효과
브루 교수가 제시 한 메커니즘 중 하나가 "피스톤 효과"이다. 이것은 터널 같은 좁은 장소를 물체가 이동할 때 발생하는 기압의 변화를 의미한다.
지하철 터널 내 열차가 고속으로 이동하면, 열차의 전방의 공기는 압축되어 압력이 높아지고, 반대로 후방에는 감압되어 기압이 낮아진다. 따라서 열차가 터널을 빠려 홈에 들어가게되면, 열차가 밀어 온 공기가 홈에 방출 됨과 동시에 홈 내의 공기가 터널에 흘러들어가게된다. 실제 지하철 구내에는 홈이 여러개있고, 다른 방향으로 진행하는 열차가 하나의 공간을 출입하기 때문에 "놀랍도록 복잡한 기압의 변화"가 발생한다는 것.
■ 2. 베르누이의 정리
브루 교수가 제시 한 또 하나의 메커니즘이 "베르누이의 정리"이다. "베르누이의 정리"란 유체에 대한 에너지 보존 법칙을 나타내는 방정식의 것으로, 이 법칙에 따르면, "기압이 높으면 바람의 속도가 느려지고, 기압이 낮은 경우는 빨라진다"라는 법칙.
밀폐 된 지하 공간은 큰 공간과 작은 공간 사이에 기압의 변화가 발생하기 쉽고, 이로 인해 공기가 흐르는 속도도 불규칙하기 때문에 "국소적으로 바람의 흐름이 빠른 곳이 발생하기 쉬운" 환경이 되고 있다는 것.
■ 3. 열역학
지하철의 기압 차이를 만들어내는 세 번째 메커니즘이 "열역학"이다. 이것은 지하철뿐만 아니라 지구상의 어디에서나 볼 수있는 현상이지만, 따뜻한 공기는 팽창하기 때문에 비중이 가벼워지고, 결과적으로 상승한다. 반대로 차가운 공기는 비중이 무겁기 때문에 밑으로 내려온다. 지하와 지상의 기온 차이와 지하철의 공기의 영향으로, 지하철에 차가운 공기가 유입되거나 지하철로부터 공기가 나가기도하는데, 이것은 기압의 변화와 공기 흐름의 원인이 있을 가능성이 높다고 브루 교수는 설명하고 있다.
