요즘 일기 예보는 기상 위성 등 첨단 예측 장비를 이용해 보다 정확한 예측 정보를 제공한다. 하지만 예전에는 나이가 지긋하신 분들이 “아이고, 다리가 이렇게 쑤시고 아픈 것을 보니 비가 올 모양이다.”라고 말하는 것을 통해 날씨를 예측하곤 했다. 몸으로 기압과 기온의 변화를 감지했던 셈이다.

이런 기상의 변화는 보이지도 만져지지도 않는 공기의 존재 때문이다. 그러면 공기의 다양한 모습을 확인할 수는 없을까.

먼저 공기의 힘, 즉 기압을 느껴보자. 식품을 보관하는 진공 용기를 준비한 뒤 피스톤을 이용해 통속의 공기를 빼내보자. 피스톤을 손바닥에 밀착시킨 다음 왕복 운동을 하면 피부가 빨려 들어가는 느낌이 든다. 쉽게 열릴 것만 같은 용기의 뚜껑은 단단히 입을 다물고 열리지 않는다.1654년 독일의 게리케는 금속으로 만든 반구를 2개 포개서 공기 펌프로 반구 속의 공기를 뺀 뒤 말 16필을 이용해 떼려했지만 실패했다. 이를 통해 기압이 매우 큰 힘임을 알게 됐다.

진공 용기의 실험 역시 마찬가지다. 용기 내부의 공기 압력이 외부 압력(1기압)보다 작기 때문에 이것을 극복하려면 무려 말 16필 정도의 힘을 발휘해야만 하는 것이다. 하지만 뚜껑 위의 버튼을 누르면 ‘쉬익∼’하는 소리와 함께 공기가 용기 안으로 들어가 쉽게 뚜껑을 열 수 있다.

공기는 1㎠에 약 1㎏의 힘으로 지면을 누르고 있다. 이 1㎏이라고 하는 것은, 면적이 1㎠에 지면으로부터 아득히 먼 상공의 높이까지 뻗어 있는 가늘고 긴 관을 생각했을 때, 관 속에 들어 있는 공기의 무게이다.

진공 용기를 이용해 다양한 기압 체험 실험을 해보자. 초코파이나 머시멜로, 풍선, 헤어 무스 등을 진공 용기 안에 넣고 피스톤으로 공기를 빼며 모양과 크기 변화를 살펴보자. 모두 내부에 거품의 형태로 공기가 차 있는 것들이므로 외부의 압력을 줄여주면 내부의 압력이 상대적으로 커져 부풀어 오르게 된다.‘왕초코파이’,‘왕머시멜로’가 되는 셈이다. 하지만 버튼을 눌러 갑자기 압력을 가했을 때의 모습은 반대가 된다.

진공 속에서 소리의 변화를 살펴볼 수도 있다. 휴대전화를 벨소리로 전환해 진공 용기 안에 넣고 전화를 걸어 벨소리를 들어보자. 피스톤을 이용해 용기 안의 압력을 줄여가면서 전화벨 소리 크기의 변화를 비교하는 것도 가능하다. 소리는 음파를 전하는 공기나 빛 등 매질(媒質)을 통해서만 전파된다. 매질이 없는 진공 중에서는 소리가 전달되지 않는다. 진공이 만들어질수록 소리가 전달될 매질이 없어지므로 소리가 잘 들리지 않는 것을 알 수 있다. 탄산음료를 진공 용기 안에 넣고 피스톤을 움직여 압력을 줄이면 기포가 발생하는 것을 볼 수 있다. 이는 병마개를 열면 용액 위의 이산화탄소의 압력이 감소해 기체가 용액 밖으로 빠져 나오기 때문이다. 또 알코올을 넣고 압력 낮추기와 높이기를 반복하면 용기 안에 알코올 구름이 만들어져 뿌옇게 흐려졌다 맑아지는 것도 볼 수 있다.

밥은 5일간 먹지 않아도 살 수 있지만 물은 5일, 공기는 5분만 마시지 않아도 살 수 없다고 한다. 여름휴가 기간 동안 가족과 함께 시원한 여름을 나기 위한 계획을 세우면서 공기의 보이지 않는 위력을 체험하는 기회를 가지기 바란다.