안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 토성을 제외한 화성이나 지구도 토성과 같은 고리가 생길 수 있나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다..화성과 지구도 토성과 같은 고리를 생길 수 있습니다. 토성의 고리는 위성이나 소행성 등이 파괴되면서 생성된 것으로 알려져 있습니다. 따라서 화성과 지구도 위성이나 소행성이 파괴되면 고리가 생길 수 있습니다.화성과 지구는 토성보다 크기가 작고 질량이 적기 때문에 고리가 토성만큼 두껍거나 넓지는 않을 것입니다. 또한, 화성은 토성보다 자전 속도가 빠르기 때문에 고리가 토성만큼 안정적이지 않을 수도 있습니다.화성과 지구에 고리가 생길 수 있는 몇 가지 가능성이 있습니다.위성 충돌화성이나 지구의 위성이 다른 위성과 충돌하거나 소행성에 충돌하여 파괴되면 고리가 생길 수 있습니다. 화성의 위성인 포보스와 데이모스는 지구의 달보다 작고 질량이 적기 때문에 충돌로 인해 고리가 생길 가능성이 있습니다. 지구의 위성인 달도 충돌로 인해 고리가 생길 수 있지만, 달은 지구의 중력에 의해 고리가 안정적으로 유지되기 어려울 것입니다.소행성 충돌화성이나 지구에 소행성이 충돌하여 고리가 생길 수 있습니다. 화성과 지구는 태양계의 내행성으로서 소행성 충돌의 가능성이 높습니다.혜성 충돌화성이나 지구에 혜성이 충돌하여 고리가 생길 수 있습니다. 혜성은 얼음과 먼지로 이루어져 있기 때문에 충돌로 인해 고리가 생길 가능성이 있습니다.실제로 화성과 지구에서 고리를 생성할 수 있는 가능성이 있는 사건들이 관측된 적이 있습니다.**2012년 11월, 화성의 위성인 포보스의 표면에 충돌구가 발견되었습니다. 이 충돌구는 지름이 약 1km로, 소행성이나 혜성 충돌에 의해 생성된 것으로 추측됩니다.**2013년 2월, 지구 근처를 지나간 소행성 2012 DA14는 지구와 약 27,700km 떨어진 거리까지 접근했습니다. 이 소행성은 지구와의 충돌 가능성은 없었지만, 만약 충돌했다면 고리를 생성할 수 있었을 것으로 추측됩니다.이러한 가능성들을 고려할 때, 화성과 지구도 토성과 같은 고리를 생길 수 있는 가능성이 있습니다. 하지만, 고리가 실제로 생성되기 위해서는 위성이나 소행성의 충돌과 같은 특정한 사건이 필요합니다.
지구과학·천문우주
Q. 3D안경에는 어떤 과학적 원리가 숨겨져 있는지 궁금해요.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.3D 안경은 사람의 두 눈이 서로 다른 이미지를 보는 생체학적인 사실에 근거하여 만들어진 것입니다. 한쪽 눈만으로는 3차원 영상은 볼 수 없습니다. 3차원 이미지 하나를 보기 위해서는 사람의 뇌에 왼쪽과 오른쪽의 두 이미지가 모두 입력되어야 합니다. 그래야만 두 시각을 통해 투사된 이미지의 거리와 깊이를 인지할 수 있게 됩니다.3D 안경은 이러한 원리를 이용하여 왼쪽 눈과 오른쪽 눈으로 서로 다른 이미지를 보여주는 방식으로 작동합니다. 크게 두 가지 종류의 3D 안경이 있습니다.편광 3D 안경은 빛의 편광 현상을 이용한 방식입니다. 빛은 파동의 형태로 전파되는데, 파동의 진동 방향이 일정한 경우를 편광된 빛이라고 합니다. 편광 안경은 렌즈에 편광 필터를 삽입하여 특정한 방향의 빛만 통과시키는 방식으로 작동합니다.3D 영화를 볼 때, 편광 3D 안경을 착용한 사람들은 왼쪽 눈에는 45도 방향으로 편광된 빛만, 오른쪽 눈에는 135도 방향으로 편광된 빛만 보게 됩니다. 이렇게 되면 왼쪽 눈으로 본 이미지와 오른쪽 눈으로 본 이미지가 서로 다르게 보이게 됩니다. 뇌는 이러한 두 이미지를 결합하여 3차원 이미지로 인식하게 됩니다.액정 셔터 3D 안경은 액정의 전기적 성질을 이용한 방식입니다. 액정 셔터 안경은 렌즈에 액정 셔터를 삽입하여 빛의 통과 여부를 조절하는 방식으로 작동합니다.3D 영화를 볼 때, 액정 셔터 안경을 착용한 사람들은 왼쪽 눈에는 왼쪽 이미지만, 오른쪽 눈에는 오른쪽 이미지만 보게 됩니다. 이렇게 되면 왼쪽 눈과 오른쪽 눈으로 보는 이미지가 서로 다르게 보이게 됩니다. 뇌는 이러한 두 이미지를 결합하여 3차원 이미지로 인식하게 됩니다.3D 안경은 3D 영화나 게임, 가상현실 등에서 널리 사용되고 있습니다. 3D 안경을 사용하면 마치 실제와 같은 입체감을 느낄 수 있어 더욱 몰입감 있는 경험을 할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 화성의 지각 구조와 지진 활동에 대해 알려주세요.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.화성의 지각 구조는 지구와 유사하게 지각, 맨틀, 핵으로 이루어져 있습니다. 지각의 두께는 평균 24~72km로 지구의 지각 두께에 비해 얇습니다. 지각은 다시 암석권과 맨틀권으로 나눌 수 있습니다. 암석권은 지각의 표면층으로, 맨틀권은 지각 아래에 위치한 층으로 이루어져 있습니다.화성의 맨틀은 지구의 맨틀과 유사하게 암석과 철로 이루어져 있습니다. 맨틀의 두께는 약 2,000km로 지구의 맨틀 두께에 비해 약간 두껍습니다. 맨틀의 아래에는 핵이 위치하고 있습니다. 화성의 핵은 지구의 핵과 유사하게 철과 니켈로 이루어져 있습니다. 핵의 두께는 약 1,700km로 지구의 핵 두께에 비해 약간 얇습니다.화성의 지진 활동은 2008년 NASA의 화성 탐사선인 인사이트(InSight)가 착륙한 이후로 활발히 연구되고 있습니다. 인사이트는 화성의 지진을 기록하고 분석하기 위해 지진계(SEIS)를 탑재하고 있습니다. 인사이트의 관측에 따르면, 화성의 지진은 지구의 지진과 유사한 형태를 보입니다. 규모 3 이상의 지진은 2023년 11월 현재까지 약 1,000여 차례 관측되었습니다.화성의 지진 활동 원인은 아직 명확하게 밝혀지지 않았습니다. 하지만, 지각의 냉각과 수축, 지각판의 이동, 화산 활동 등이 지진 활동에 영향을 미치는 것으로 추측됩니다.화성의 지진 활동은 화성의 지질학적 역사와 내부 구조를 이해하는 데 중요한 정보를 제공합니다. 또한, 화성의 지각 활동이 미래에 인간의 활동에 미치는 영향을 예측하는 데에도 도움이 될 것으로 기대됩니다.
전기·전자
Q. 자기부상 열차의 원리는 무엇인가요??
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.자기부상 열차는 전기로 발생한 자기력으로 레일에서 낮은 높이로 부상해서 바퀴를 사용하지 않고 직접 차량을 추진시켜 달리는 열차입니다. 자기부상 열차의 원리는 다음과 같습니다.부상자기부상 열차는 열차 바닥에 고속으로 회전하는 전동기를 장착하여 레일의 바닥에 고정된 전자석에 반발력을 발생시켜 열차를 부상시킵니다. 열차가 부상하는 높이는 약 1cm 정도입니다.추진자기부상 열차의 추진은 선형유도모터를 이용합니다. 선형유도모터는 고속으로 이동하는 열차가 레일의 선형유도코일 근처를 통과하면서 전류가 흐르고, 이 전류에 의해 발생한 자기장이 열차에 반발력을 발생시켜 열차를 앞으로 밀어내는 원리입니다.제동자기부상 열차의 제동은 전기제동과 마찰제동의 두 가지 방식을 사용합니다. 전기제동은 열차에 발생하는 전류를 역으로 돌려 열을 발생시키는 방식이며, 마찰제동은 열차 바닥에 설치된 마찰판을 이용하여 열차를 제동하는 방식입니다.
화학공학
Q. 강화 유리는 어떻게 해서 제조를 하나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.강화 유리는 일반 유리를 가열하여 표면을 압축하고 내부를 인장시켜 제조합니다. 강화 유리의 제조 방법은 크게 물리적 강화와 화학적 강화로 나눌 수 있습니다.물리적 강화는 유리를 500~700℃의 고온으로 가열한 후, 급속히 냉각하여 제조하는 방법입니다. 이때, 유리의 표면이 냉각 속도가 느려져 압축 응력이 발생하고, 내부가 냉각 속도가 빨라져 인장 응력이 발생합니다. 이로 인해 유리의 강도가 크게 향상됩니다.화학적 강화는 유리를 질산칼륨 용액에 침지하여 이온 교환 반응을 일으켜 제조하는 방법입니다. 이때, 유리의 표면에는 나트륨 이온이, 내부에는 칼륨 이온이 자리 잡게 됩니다. 이로 인해 유리의 표면에 압축 응력이, 내부에 인장 응력이 발생합니다.