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핵폭탄이 터질 때 상징인 버섯구름이 생기는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 핵폭발 시 생성되는 버섯구름의 현상은 고열의 열동역학적 원리와 대기 중의 유체역학적 거동이 복합적으로 작용하는 결과입니다. 핵폭발이 일어나면 엄청난 양의 에너지가 순식간에 방출되며 이로 인해 발생하는 강렬한 열과 충격파는 주변 대기를 극도로 가열합니다. 이때 발생하는 극도의 열은 폭발 중심지에서 공기를 매우 빠르게 팽창시키며, 이 과정에서 발생하는 열적 부양(themal buoyancy)은 화염과 유해 물질을 함께 상승시킵니다. 상승하는 공기는 주변보다 훨씬 더 뜨거워 대류 현상이 발생하며, 이는 폭발 지점에서 수직으로 매우빠르게 이동하는 뜨거운 공기 기둥을 형성합니다. 이 기둥은 계속 상승하면서 주변의 냉공기와 만나면서, 주변 대기 중으로 확산되기 시작합니다. 이 때, 상층 대기의 안정성과 상대적으로 차가운 주변 공기에 의해 상승 기류는 옆으로 확장되기 시작하며, 결국 버섯 모양의 구름 캡이 형성됩니다. 이 과정에서 뜨거운 공기는 냉각되며 수증기가 응축되어 구름의 일부분이 되기도 합니다.
학문 / 물리
24.08.14
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땀은 원래 냄새가 있나요 ? 아니면 땀이 분비되고서 피부 위에서 냄새가 만들어지는건가요 ??
안녕하세요. 땀은 본래 무색무취의 성질을 지니고 있습니다. 이는 땀이 주로 물(H₂O), 염화나트륨(NaCl), 그리고 소량의 전해질로 구성되어 있기 때문입니다. 그러나 땀이 피부 표면에 분비된 후, 특유의 냄새가 발생하는 이유는 주로 피부 상주균(Resident Skin Microbiota)과의 상호작용에서 기인합니다. 인체에는 두 가지 주요한 땀샘이 존재하는데, 이들은 각각 에크린 땀샘(Eccrine Glands)과 아포크린 땀샘(Apocrine Glands)으로 분류됩니다. 에크린 땀샘은 체온 조절을 주 기능으로 하며, 신체 전반에 걸쳐 분포합니다. 이 땀샘에서 분비되는 땀은 주로 물과 연분으로 이루어져 있어 본질적으로 냄새가 없습니다. 반면, 아포크린 땀샘은 겨드랑이, 사타구니, 유방과 같은 특정 부위에 집중적으로 분포하며, 지방산과 단백질이 포함된 농도가 높은 땀을 분비합니다. 아포크린 땀 자체는 냄새가 없지만 피부 표면에 존재하는 미생물들이 이 땀의 성분을 분해하면서 다양한 화합물이 생성됩니다. 이 과정에서 지방산과 단백질이 세균에 의해 분해되며 휘발성 유기 화합물(VOCs, Volatile Organic Compounds)이 생성되는데, 이는 땀 냄새의 주요 원인이 됩니다. 특히, 프로피온박테리움(P. acnes)와 같은 세균은 파로크린 땀샘에서 분비된 지방산을 분해하여 프로피온산(C₃H₆O₂)을 생성합니다. 이 화합물은 땀 냄새의 강력한 기여자로 알려져 있으며, 또한 일부 세균은 암모니아(NH₃)나 메틸화된 화합물을 생성하여 독특한 냄새를 유발할 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.08.14
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코끼리는 과거 공룡과 가장 비슷한 모습과 크기를 지닌 생명체 인지 궁금합니다.
안녕하세요. 매머드는 코끼리와 밀접한 관계가 있는 고대의 포유류입니다. 실제로, 매머드는 현대 코끼리와 같은 코끼리과(Elephantidae)에 속하는 종으로, 코끼리의 먼 친척이자 조상 중 하나로 간주됩니다. 매머드는 마지막 빙하이게 번성했으며, 현재의 아프리카 코끼리, 아시아 코끼리와 유전적으로 상당히 유사합니다. 따라서, 매머드를 코끼리의 직접적인 조상으로 볼 수는 없지만, 같은 계통에서 분화한 종이라는 점에서 깊은 관련이 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.08.14
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형제끼리 유전자도 99%일치하나요?
안녕하세요. 부모와 자식 간의 유전자 일치율이 약 99%라는 사실은 인간의 유전체가 대단히 유사하다는 것을 의미합니다. 이 비율은 인간 전체 유전체의 대부분이 같은 종으로서 공유하는 유전적 정보 때문입니다. 하지만, 이 일치율은 인간이 모두 같은 종이기 때문에 가지는 공통적인 유전자 구성을 포함한 것이며, 개인 간의 유전적 차이를 나타내는 변이는 이 안에 포함되지 않습니다. 형제 간의 유전자 일치율을 설명하기 위해, 우리는 부모로부터 물려받은 유전자를 살펴볼 필요가 있습니다. 각 자식은 부모로부터 각각 50%의 유전자를 물려 받습니다. 그러나 각 자식이 부모로부터 물려받는 유전자의 조합은 무작위로 결정되기 때문에, 형제 간의 유전자 일치율은 약 50%에서 75%사이가 일반적입니다. 형제들은 대체로 같은 부모로부터 유전자를 받기 때문에 형제들 간에도 유전자 검사를 했을 때 높은 유사성을 보이지만 부모와 자식 간의 유전적 일치율(99%)과는 다르게 형제 간의 유저적 일치율은 약 50%에서 75%로 나타납니다. 이 범위 내에서 형제들이 동일하게 물려받은 유전자와 그렇지 않은 유전자가 존재합니다.
학문 / 생물·생명
24.08.14
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식용 동물, 곤충은 무엇이 다른가요?
안녕하세요. 식용 동물과 곤충은 영양학적 가치, 사육 바식, 가공 방법에서 본질적으로 차이를 보입니다. 이러한 차이점은 이들 각각의 생태적 영향과 인류 식량 공급망에서의 역할에 중요한 의미를 가집니다. 식용 동물은 역사적으로 인간의 주요 단백질 공급원으로서 오랜 기간 동안 사육되어 왔으며, 이들에는 소, 돼지, 닭, 양, 염소 등이 포함됩니다. 이들 동물은 고단백 식품을 제공하며, 지방, 비타민B₁₂, 철분, 아연 등의 중요한 영양소를 공급합니다. 전통적으로, 식용 동물들은 넓은 공간에서 사육되며, 주요한 먹이원으로는 곡물과 풀, 그리고 가공된 사료가 사용됩니다. 이러한 사육 과정은 대규모의 자원, 특히 물과 곡물 자원을 필요로 하며, 이로 인해 상당한 환경적 영향을 미칠 수 있습니다. 반면에, 식용 곤충은 최근 들어 지속 가능한 식량 공급원으로 주목받고 있습니다. 메뚜기, 귀뚜라미, 밀웜과 같은 곤충은 단백질, 지방, 미네랄(특히 철분과 칼슘), 비타민(특히 B₁₂와 리보플라빈)이 풍부한 영양원을 제공합니다. 곤충 사육은 상대적으로 적은 공간과 자원을 필요로 하며, 환경에 미치는 영향이 훨씬 적습니다. 곤충은 곡물 부산물이나 식물성 잔재물, 심지어는 음식물 쓰레기를 먹이로 사용할 수 있어, 자원 효율성이 매우 높습니다. 가공 과정에서도 차이가 두드러집니다. 식용 동물은 도축 후 다양한 형태로 가공됩니다. 예를 들어, 고기는 절단, 냉동, 훈제, 건조, 발효 등의 과정을 거쳐 저장성과 안전성을 확보합니다. 곤충은 일반적으로 건조, 분쇄 또는 분말화되어 식품 첨가물이나 단백질 보충제로 사용됩니다. 곤충 분말은 다양한 식품에 첨가되어 영양가를 높이는 동시에 식감과 맛에 미치는 영향을 최소화할 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.08.14
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Gator hole 가 무엇인지 궁금합니다
안녕하세요. 'Gator hole'은 주로 미국 남동부, 특히 플로리다의 에버글레이즈(Evarglades)와 같은 습지대에서 발견되는 독특한 지형적 구조를 의미합니다. 이 용어에서 'gator'는 미국의 앨리게이터(Alligator mississippiensis)를 가리키며, 'hole'은 앨리게이터가 자신의 서식지 내에서 의도적으로 만들어낸 작은 웅덩이나 연못을 지칭합니다. 앨리게이터는 건조한 시기에 자신의 생존을 위해 물과 진흙을 파서 gator hole을 형성합니다. 이 과정에서 앨리게이터는 자신의 몸을 이용하여 지면을 파거나, 진흙을 밀어내는 방식으로 더 깊은 물웅덩이를 만듭니다. 이러한 gator hole은 건조한 기간 동안 물을 보존하는 역할을 하며, 이는 단순히 앨리게이터의 생존뿐만 아니라 지역 생태계 전체에 중요한 영향을 미칩니다. Gator hole은 단순한 물웅덩이가 아니라, 건조한 시기에 물이 유지되기 때문에 다양한 생물종들의 피난처가 됩니다. 물고기, 양서류, 수생 곤충 등의 서식지로 기능하며, 이는 상위 포식자인 앨리게이터뿐만 아니라 조류, 포유류, 다른 수생 생물들에게도 중요한 생태적 역할을 합니다. 특히, 건조기가 길어질수록 이러한 gator hole은 지역 생태계에서의 생물 다양성을 유지하는 핵심 요소로 작용합니다.
학문 / 생물·생명
24.08.14
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코브라의 피가 탈수 상태일 때 갈증 해소에 특히 도움이 되는 이유가 있나요?
안녕하세요. 동물의 피를 섭취하는 행위가 탈수 상태에서 갈증을 해소하는데 도움이 된다는 주장에는 과학적 근거가 부족합니다. 이는 특히 전문적인 생물학 및 생리학적 관점에서 검토될 필요가 있습니다. 코브라와 같은 독사의 피는 특정 생리활성 물질과 높은 수준의 염분을 포함하고 있으며, 이는 신장에 부담을 줄 수 있습니다. 피에 포함된 유해 물질과 높은 염분은 신체의 수분 균형을 방해하는 실제로는 탈수를 가중시킬 수 있습니다. 동물의 피는 염분을 비록한 대사 산물(Metabolic bytproducts)을 포함하고 있어, 이는 탈수 상태를 악화시킬 수 있습니다. 코브라의 피는 가능한 독소(Toxins)를 포함하고 있을 수 있으며, 이는 인체에 유해할 수 있습니다. 또한, 피는 수분보다 삼투압(Osmotic pressure)이 높기 때문에, 섭취 후 신체 내에서 수분 이동을 유발하여 세포 밖으로 수분이 이동하게 만들 수 있습니다. 이는 세포 내 탈수를 초래 할 수 있으며, 갈증을 더욱 심화시킬 수 있습니다. 군대의 생존 훈련에서는 극한 상황을 가정한 생존 기술을 가르치기도 하지만, 이러한 방법이 일상적인 상황에서 권장되거나 안전하다고 볼 수는 없습니다. 실제 생존 상황에서는 가능한 안전하고 검증된 수단을 사용하는 것이 중요합니다.
학문 / 생물·생명
24.08.14
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심해생명체는 수압을 어떻게 견디나요?
안녕하세요. 심해 생물들은 견고하거나 유연한 체형을 가지고 있어 외부 압력에 대한 저항력을 갖추고 있습니다. 예컨데, 많은 심해 물고기는 내부 공기를 가지고 있지 않으며, 이는 압력에 의한 체내 가스의 압축을 방지합니다. 그들의 몸체는 압력을 균등하게 분산시킬 수 있는 방식으로 구성되어 있어 체내 기관의 압력 손상을 최소화합니다. 또한, 세포 내부의 생화학적 환경을 조절하여 높은 수압 하에서도 정상적인 세포 기능을 유지할 수 있습니다. 이들은 세포막의 유동성을 유지하기 위해 특정 지질을 풍부하게 함유하고 있으며, 이는 저온과 높은 압력에서도 세포막의 기능을 보호합니다. 그리고 효소와 같은 단백질은 극한 조건에서도 기능을 유지할 수 있도록 적응되어 있습니다. 심해 생물의 효소는 고압과 저온 환경에서도 활성을 유지할 수 있도록 구조적으로 안정화되어 있으며, 이는 일반적으로 상대적으로 높은 수준의 열 안정성과 결합되어 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.08.14
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가열하지 않는 음식에 소주를 넣었을때
안녕하세요. 알코올이 첨가된 음식을 가열하지 않고 조리하는 경우, 알코올 성분의 대부분이 잔류할 가능성이 높습니다. 알코올이 증발하려면 일정 온도에 도달하거나 충분한 시간 동안 공기 중에 노출되어야 합니다. 가열을 하지 않는 상태에서 공기중 노출이 적었다면, 알코올 분자가 충분히 높은 에너지를 받지 못해 대부분 음식 내에 남아있게 됩니다. 질문 1 : 운전 시 영향 - 소주 알코올 농도를 20%, 반병의 용량을 약 175ml로 가정 했을 때, 소주 반병을 사용했다면 알코올은 대략 35ml가 음식에 첨가된 것입니다. 이 알코올의 대부분이 음식에 잔류한다고 가정하면, 성인이 상당량을 섭취할 경우 혈중 알코올 농도에 영향을 줄 수 있습니다. 특히, 소량의 알코올도 운전 능력에 영향을 미칠 수 있으므로 운전 전 섭취는 권장되지 않습니다. 아동 섭취 가능성 - 아동의 경우 알코올에 대한 내성이 매우 낮기 때문에, 이러한 음식을 아동에게 제공하는 것은 권장되지 않습니다. 알코올은 아동의 신체 및 정신 발달에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 질문 2 : 운전 시 영향 - 48시간이 지나도 비가열 상태에서는 알코올의 대부분이 여전히 음식에 잔류할 가능성이 높습니다. 따라서 이러한 음식을 섭취한 후 운전하는 것은 안전하지 않을 수 있습니다. 아동 섭취 가능성 - 앞서 말한 이유와 같습니다. 알코올이 남아 있는 음식을 아동에게 제공하는 것은 권장되지 않습니다. 아동에게 알코올을 섭취시키는 것은 건강상의 위험을 수반할 수 있습니다.
학문 / 화학
24.08.14
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미세프라스틱은 우리인제에 어떤 영양을 줄까요.
안녕하세요. 미세플라스틱은 주로 인간의 활동에서 파생된 플라스틱 제품이 환경적 요인에 의해 점진적으로 분해되어 생성되는 5밀리미터 이하의 작은 플라스틱 입자를 의미합니다. 이러한 입자들은 일반적으로 폐수 처리 과정, 산업 활동, 화장품 및 기타 일상용품에서 비롯되며, 자연 환경, 특히 해양 및 대기 중으로 방출되어 광범위하게 분포됩니다. 미세플라스틱이 대기 중으로 유입되는 주요 경로는 다양한 플라스틱 소재의 마모, 분해 및 화장품과 같은 제품의 사용에서 발생하는 플라스틱 입자의 확산입니다. 이러한 입자들은 바람에 의해 쉽게 이동할 수 있으며, 인간이 호흡하는 공기 중에 미세하게 퍼질 수 있습니다. 인체로의 미세플라스틱 유입은 주로 호흡과 섭취를 통해 이루어지며, 이 입자들이 폐나 위장관 내부에 도달할 경우 여러 건강 문제를 유발할 수 있습니다. 호흡을 통한 미세플라스틱의 흡입은 호흡기계의 염증 반응을 초래할 수 있으며, 특히 장기적인 노출은 만성 호흡기 질환의 위험을 증가시킬 수 있습니다. 또한, 미세플라스틱은 그 표면에 다양한 독성 화학물질을 흡착할 수 있는데, 이는 인체 내로 전달되어 내분비계 교란(endocrine disruption), 신경계 손상(neurological damage) 및 암 발생 등의 건강 위험을 높일 수 있습니다. 미세플라스틱의 영향을 평가하기 위한 연구는 여전히 진행 중에 있으며, 이 문제에 대한 과학적 이해를 심화시키기 위해 지속적인 모니터링과 연구가 필요합니다. 이는 미세플라스틱이 인체에 미치는 장기적 영향과 환경적 영향을 종합적으로 평가하기 위한 중요한 단계입니다.
학문 / 화학
24.08.14
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