안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 쌍무지개는 어떤 원리로 생기는 건가요??
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.쌍무지개는 빛이 물방울에서 두 번 굴절되고 반사되어 생기는 현상입니다. 첫 번째 무지개는 빛이 물방울에서 한 번 굴절되고 반사되어 생기며, 두 번째 무지개는 빛이 물방울에서 두 번 굴절되어 반사되어 생깁니다.첫 번째 무지개는 지표면으로부터 42도의 각도에 위치한 물방울에서 빛이 한 번 굴절되고 반사되어 생깁니다. 이때 빛은 파장에 따라 굴절되는 각도가 다르기 때문에, 무지개는 빨간색, 주황색, 노란색, 초록색, 파란색, 남색, 보라색의 일곱 가지 색깔로 나타납니다.두 번째 무지개는 지표면으로부터 51도의 각도에 위치한 물방울에서 빛이 두 번 굴절되고 반사되어 생깁니다. 이때 빛은 첫 번째 무지개보다 더 많이 굴절되기 때문에, 두 번째 무지개는 첫 번째 무지개보다 흐릿하고 색깔도 덜 선명하게 나타납니다.
화학
Q. 공기가 온도에 따라 무게 차이가 있나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.공기는 온도에 따라 무게 차이가 있습니다. 공기는 분자와 원자로 이루어져 있으며, 온도가 올라가면 분자와 원자의 운동 에너지가 증가합니다. 이로 인해 분자와 원자가 더 멀리 떨어져 있게 되고, 공기의 밀도가 낮아집니다. 따라서 같은 부피의 공기라도 온도가 높을수록 무게가 적습니다.실제로, 0°C에서 1m³의 공기의 무게는 약 1.293kg이지만, 100°C에서는 약 1.204kg으로 약 7% 정도 줄어듭니다.이러한 공기의 온도와 무게의 관계는 기상학에서 중요한 역할을 합니다. 고온의 공기는 밀도가 낮기 때문에 상승하는 경향이 있습니다. 반대로, 저온의 공기는 밀도가 높기 때문에 하강하는 경향이 있습니다. 이러한 차이로 인해 대기 중에는 고기압과 저기압이 형성됩니다.또한, 공기의 온도와 무게의 관계는 날씨에도 영향을 미칩니다. 고온의 공기는 더 많은 수증기를 포함할 수 있기 때문에 구름과 비를 형성하는 데 기여합니다. 반대로, 저온의 공기는 수증기를 포함할 수 있는 양이 적기 때문에 건조한 날씨를 유발할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 전기뱀장어는 어떻게 전기를 생성하나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.전기뱀장어는 몸의 3분의 2를 차지하는 전기기관에서 전기를 생성합니다. 전기기관은 꼬리 부분에 있으며, 여러 개의 전기세포가 직렬로 연결되어 있습니다. 전기세포는 세포막을 통해 양성자와 음전자가 분리되어 있는 구조를 가지고 있습니다. 전기뱀장어가 전기를 생성하기 위해서는 음식으로부터 얻은 에너지를 사용하여 전기세포 내에서 양성자와 음전자를 이동시킵니다. 이렇게 되면 전기세포 사이에 전위차가 발생하고, 전류가 흐르게 됩니다.
화학
Q. 창문을 열어놓으면 방문에 세게 닫히는 과학적 이유가 궁금해요.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.창문을 열어놓으면 방문이 세게 닫히는 이유는 기압차 때문입니다. 창문을 열어놓으면 실내와 실외의 기압이 달라지게 됩니다. 실외의 기압이 실내의 기압보다 높기 때문에, 방문은 실내에서 실외로 나가려고 하는 힘을 받습니다. 이 힘이 방문을 세게 닫히게 하는 것입니다.창문을 열어놓으면 실내의 공기가 실외로 빠져나가게 됩니다. 따라서, 실내의 기압이 실외의 기압보다 낮아지게 됩니다. 반면에, 실외의 공기는 실내로 유입되지 못하기 때문에, 실외의 기압은 그대로 유지됩니다. 이렇게 되면, 실내와 실외의 기압차가 발생하게 됩니다.이 기압차에 의해 방문은 실내에서 실외로 나가려고 하는 힘을 받습니다. 이 힘은 방문의 무게보다 클 수 있기 때문에, 방문이 세게 닫히게 되는 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 밝은 곳에서 어두운 곳으로 가게 될 경우 갑자기 아무것도 안보이는 왜인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.밝은 곳에서 어두운 곳으로 가게 되면 갑자기 아무것도 안보이는 이유는 우리의 눈이 밝은 곳에서 어두운 곳으로 적응하는 데 시간이 걸리기 때문입니다.우리의 눈은 빛을 감지하는 세포인 광수용체(photoreceptor)로 이루어져 있습니다. 광수용체는 크게 두 종류로 나뉘는데, 하나는 밝은 빛을 감지하는 원추세포(cone cell)이고, 다른 하나는 어두운 빛을 감지하는 간상세포(rod cell)입니다.밝은 곳에서는 원추세포가 활발하게 작동하여 색을 구별하고 사물을 볼 수 있게 해줍니다. 반면에 어두운 곳에서는 간상세포가 활발하게 작동하여 빛을 감지하여 사물을 볼 수 있게 해줍니다.밝은 곳에서 어두운 곳으로 이동하면 원추세포가 과도하게 자극되어 흥분 상태가 되고, 간상세포는 충분한 빛을 받지 못하여 제대로 작동하지 못합니다. 따라서, 갑자기 아무것도 보이지 않는 것입니다.이러한 현상을 적응(adaptation)이라고 합니다. 적응에는 두 가지 종류가 있는데, 밝은 곳에서 어두운 곳으로 이동할 때의 적응을 빛 적응(light adaptation), 어두운 곳에서 밝은 곳으로 이동할 때의 적응을 어둠 적응(dark adaptation)이라고 합니다.빛 적응은 약 30분 정도 걸리며, 어둠 적응은 약 30~45분 정도 걸립니다. 따라서, 밝은 곳에서 어두운 곳으로 이동했다면, 적응이 완료될 때까지 기다리는 것이 좋습니다.