지구과학/역사

관련 항목: 과학사 관련 정보, 지구과학, 천문학/역사

1 지질학

지질학은 지구를 구성하는 물질들을 연구하는 학문이다. 암석학, 층서학, 지사학, 고생물학 등이 하위 학문으로서 존재한다.

1.1 전근대


테오프라스토스 Θεόφραστος

다른 학문들이 그러하듯이 지질학이라는 개념이 생기기 이전에도 지질학에 대한 연구는 있었다. 지질학에 대한 최초의 생각들은 암석과 광물에 대한 것들이었을 가능성이 크다. 인류가 광산을 개발하여 구리와 철 등을 채취하고 자원을 활용했을 즈음부터 축척되던 경험적 지식들이 기반이 되었을 것이다. 물론 이들은 체계화된 학문이라고 하기에는 많이 미흡했다.

~~다른 학문들처럼 시작은 언제나~~ 아리스토텔레스가 지질학과 관련된 주장들을 몇 개 남겼다. 지층이 생기는 과정은 한 사람의 일생동안 관찰할 수 없을 정도로 매우 느린 과정이라는 주장과 같은 주장들을 몇 개 남겼으나 체계적인 저술을 남기지는 못했다.
최초로 지질학과 관련된 체계적인 저술을 남긴 사람은 그리스의 테오프라스토스이다. 아리스토텔레스의 의견을 듣고 '돌에 대하여(On Stones)'라는 제목의 저술을 남겼다고 한다. 이 문헌은 현재 전해져 내려오지는 않지만 광물과 보석 등을 상당히 체계적으로 분류했다고 한다. 광물들을 열과 압력을 가했을 때 어떻게 변하는지를 기준으로 분류했다고 하며 자철석과 호박이 인력을 가지고 있다는 것도 적혀있었다고 한다.

로마시대에 오면서 광물학 위주로 발전하기 시작했다. 대 플리니우스의 박물지에도 다양한 광물들에 대해 기록이 되어있다 한다. 또한 단순한 분류에서 그친 것이 아니라 그 광물들의 다양한 성질들과 활용법에 대해서 기록하였다. 이처럼 고대 시대에는 상당히 실증적인 측면에서 광물학과 보석학 정도만이 학문으로 인정받고 발전했다. 참고로 박물지를 쓴 대 플리니우스는 폼페이의 화산폭발을 조사하다가 사망했다고 한다. 그의 과학적 호기심에 경의를 표하자.

1.2 근대

17세기에 들어서서며 지질학이 태동하기 시작했다. 1603년 '지질학'이라는 말이 최초로 생겼다. 1667년에는 덴마크의 과학자인 니콜라스 스테노가 지사학의 기본이 되는 몇가지 원리들을 발표했다.

지층들은 물에 의해 퇴적되어 생긴다.
아래의 지층이 위의 지층보다 먼저 퇴적되었다.
퇴적 지층은 퇴적 당시에는 수평이었다. (수평이 아닌 경우에는 후에 변형된 것이다)

현대의 기준으로 보면 지극히 당연한 소리들이지만 지구가 물리적으로 대규모의 변화를 일으킨다는 발상 자체가 혁명적이었다. 해부학자이기도 했던 그는 화석이 생물에서 기원하였다는 주장도 하였다.

현대 지질학의 토대를 세운 사람은 스코틀랜드의 과학자 제임스 허튼이라고 할 수 있다. 1795년에 '지구의 이론(The Theory of the Earth)'이라는 책에서 변성암을 주장하며 암석의 순환이라는 개념을 도입했다.

암석과 광물의 화학 조성과 결정 구조를 연구하면서부터 광물학과 암석학이 갈라져 나왔다.
조르주 퀴비에는 동물의 분류를 연구하다가 화석에도 이 개념을 도입할 수 있으리라 믿고 척추동물 화석 연구를 하였으며, 결국 고생물학을 창시하게 되었다.
찰스 라이엘은 지층이 퇴적될 때 적어도 수백만 년이 걸릴 것이라 주장하였다. 이전까지는 노아의 대홍수에 의해 지층이 퇴적되었을 것이라는 주장들이 있었는데 이를 반박하는 개념들이었다.

1.3 20세기 이후


알프레트 베게너

알프레트 베게너가 주장한 판구조론은 지질학계를 뒤흔들어놓기 충분했다.

2 지구물리학

지구물리학은 지구를 물리학적 방법을 통해서 연구하는 학문이다. 지자기학, 지진, 지구 내부의 조성 등부터 대기와 해양을 역학적으로 연구하는 유체지구역학 등까지 포함되나 일반적으로 지구물리학이라 하면 고체 지구물리학만을 말한다. 지질학과 엄밀한 구분이 힘들다.

2.1 전근대 및 근대

1600년 영국의 윌리엄 길버트는 자석을 연구하다가 지구가 거대한 자석이라는 주장을 하였다. 당시 사람들은 나침반이 작동하는 원리를 몰라 다양한 의견을 냈었는데 북극성이 나침반을 끌어당긴다고 주장하는 사람도 있었고, 북극점에 거대한 자석 산이 있어서 그 산이 나침반을 끌어당긴다는 주장도 있었다. 하지만 윌리엄 길버트는 복각을 측정함으로써 양쪽의 주장 모두 설득력이 없다고 주장했으며 나아가 지구 자체가 거대한 자석이라고 주장하였다. 지자기학의 시초라고 볼 수 있다.

2.2 20세기 이후

지구물리학은 20세기가 들어서고 나서부터 본격적인 연구가 진행되었다. 아무래도 베게너의 판구조론의 등장이 가장 핵심적이었다 할 수 있다.
지진은 1906년 샌프란시스코 대지진 이후에 연구가 급속도로 발전하였다.

3 대기과학

대기과학은 지구의 대기를 연구하는 학문이다. 기후학, 대기역학, 대기화학 등으로 분류된다.