정답
㉠ 바람이 부는 시간(풍의 지속 시간), ①이 발생할 때 파장은 짧아지고 파고는 커진다.
출제 의도
바람에 의해 생성되는 해파의 에너지를 결정하는 요인을 알고, 수심에 따른 해파의 종류(심해파·천이파·천해파)를 물 입자 궤적과 연결해 이해하며, 연안 쇄파가 일어날 때 파장과 파고가 어떻게 변하는지 설명할 수 있는지를 묻는 문제이다.
풀이 과정
자료에서 바람에 의해 생성되는 해파의 에너지를 결정하는 요인으로 “풍속, ㉠, fetch”를 들고 있다. 교과서에서 풍랑의 발달을 결정하는 세 요소는 ‘바람의 세기(풍속)’, ‘바람이 부는 시간(지속 시간)’, 그리고 ‘바람이 파도에 영향을 미치는 거리(fetch, 취송거리)’이므로, ㉠에는 바람이 얼마나 오랫동안 부는가, 즉 바람의 지속 시간이 들어간다.
A, B, C 세 그림은 수심에 따른 해파의 종류에 따라 물 입자의 운동 궤적을 나타낸 것이다. A는 수심이 깊어서 물 입자가 원운동을 하고, 깊어질수록 원이 급격히 작아지는 경우이므로 심해파에 해당한다. C는 해저면의 영향으로 물 입자가 타원 운동을 하며, 해저 가까이에서 왕복 운동이 되는 경우이므로 천해파이다. B는 A와 C의 중간 성격을 갖는 천이파이다.
자료에서 A형 해파가 수심이 점점 얕은 곳으로 전달되면 C형 해파가 되었다가, 해안에 더 가까워지면 밑줄 친 ① 해파의 형태로 파가 부서진다고 하였다. 이는 연안 쇄파에 대한 설명이다.
천해파가 해안으로 접근하면서는 수심이 점점 얕아지므로, 파속은 감소하지만 주기는 거의 일정하게 유지된다. 파속 \(v\)와 파장 \(L\), 주기 \(T\) 사이에는 \(v = L/T\) 관계가 있으므로, 속도가 줄고 주기가 일정하다면 파장은 점점 짧아진다. 한편 에너지는 거의 보존되면서 파가 느려지고 파장이 짧아지면 단위 길이당 에너지가 커지므로, 파고는 점점 높아진다. 이 과정이 극단에 이르면 파형이 매우 가파르게 되어 파가 무너져 내리며 연안 쇄파가 된다.
따라서 밑줄 친 ①(연안 쇄파)이 발생할 때, 파장은 감소하고 파고는 증가한다고 설명할 수 있다.
<풀이가 부정확할 수 있으니 반드시 교차검증 확인 바랍니다.>