깊은 동굴 속은 왜 여름엔 시원하고 겨울엔 따뜻할까?

햇빛이 데우는 것은 땅 겉 쪽뿐이고(NOAA), 그 열은 바위 속으로 아주 천천히 전도됩니다. 겉이 여름에 데워졌다가 겨울에 식는 동안 깊은 곳에는 그 오르내림이 약하게, 그리고 늦게 닿습니다.

열확산도 1.00×10⁻⁶ m²/s 인 시뮬레이터 땅에서 깊이 5 m 의 오르내림은 겉의 0.206 배(±2.48 °C)로 줄고 가장 따뜻한 때가 91.7 일 늦습니다. 깊이 10 m 에서는 ±0.511 °C 로 줄고 183 일, 곧 반년이 늦어 바깥이 여름일 때 오히려 가장 서늘합니다.

깊이 21.9 m 에서는 오르내림이 겉의 0.1 % 로 줄어듭니다. 미국 지질조사국(USGS) 보고서도 같은 열확산도에서 그 깊이를 2,180 cm 로 적었고, 한 해 물결의 효과가 흔히 25 m, 열이 잘 퍼지는 바위에서는 40 m 까지 닿는다고 적었습니다.

낮과 밤의 오르내림은 훨씬 얕은 곳에서 지워져, 같은 땅에서 하루 물결은 깊이 1.15 m 면 겉의 0.1 % 가 됩니다. USGS 보고서는 하루 · 며칠짜리 물결을 깊이 5 m 아래에서는 무시해도 된다고 적습니다.

그래서 깊은 동굴은 한 해 내내 거의 같은 온도라 바깥이 더운 여름에는 시원하게, 추운 겨울에는 따뜻하게 느껴집니다. 미국 매머드 동굴 깊은 곳은 12 °C 쯤이고, 입구 가까이는 온도가 크게 바뀝니다(미국 국립공원청).