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내부파

내부파(內部波, internal wave)는 유체 매체의 표면이 아닌 내부에서 진동하는 중력파(gravity wave)이다. 내부파가 존재하려면 유체가 성층화(stratified)되어 있어야 하며, 즉 온도나 염도의 변화 등으로 인해 깊이나 높이에 따라 밀도가 연속적으로 혹은 불연속적으로 변해야 한다. 밀도 차이가 작은 경계면을 따라 전파하는 내부파는 표면파와 달리 복원력이 약해 일반적으로 표면파보다 훨씬 낮은 속도로 이동하며, 더 큰 진폭과 더 긴 주기를 갖는 경향이 있다.

내부파는 발생 환경과 메커니즘에 따라 여러 가지 명칭으로 불린다. 밀도가 급격히 변하는 경계면을 따라 수평으로 전파하는 것은 경계면파(interfacial wave), 진폭이 큰 경우 내부 고립파(internal solitary wave) 또는 내부 솔리톤(internal soliton)이라고 한다. 해저 지형을 가로지르는 흐름에 의해 생성된 경우 리파(lee wave) 또는 산악파(mountain wave)라고 하며, 조석에 의해 생성된 경우 내부 조석(internal tide)이라고 부른다. 대기 중에서는 파동운(wave cloud), 렌즈구름(lenticular cloud), 또는 모닝글로리 구름(Morning Glory cloud) 등의 형태로 시각화되기도 한다.

해양학에서 내부파는 1893년 노르웨이의 해양학자 프리티오프 난센(Fridtjof Nansen)이 처음 보고한 '데드 워터(dead water)' 현상의 원인으로 알려져 있다. 이는 배가 얇은 담수층 위를 항해할 때 내부파 항적(wake)이 발생하여 막대한 에너지를 소산시킴으로써 선박의 전진에 강한 저항이 생기는 현상이다. 내부파는 잠수함의 심도 제어에 영향을 미칠 수 있으며, 해양에서의 열 균형과 기후 모델링, 플랑크톤 유생의 연안 수송 등에도 중요한 역할을 한다.

내부파의 주파수는 코리올리 주파수(Coriolis frequency, 관성 운동의 하한)부터 브룬트-바이살라 진동수(Brunt–Väisälä frequency, 부력 진동수의 상한) 사이의 범위에 분포한다. 내부파의 분산 관계에 따르면, 위상 속도(phase velocity)와 군속도(group velocity)는 서로 수직이며, 위상 속도와 군속도의 수직 성분이 반대 부호를 갖는 특이한 특성을 보인다.

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