안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
화학
Q. 1억도의 플라즈마를 오래 유지하기 힘든 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.1억도의 플라즈마를 오래 유지하기 힘든 이유는 다음과 같습니다.플라즈마는 매우 높은 에너지를 가지고 있습니다. 플라즈마는 전기적으로 중성인 이온과 전자로 구성되어 있는데, 이들은 매우 빠른 속도로 움직이고 있습니다. 이러한 높은 에너지 때문에 플라즈마는 주변 물질과 충돌하여 열을 잃거나, 외부 장벽에 부딪혀 흩어지기 쉽습니다.플라즈마는 매우 가볍습니다. 플라즈마의 밀도는 기체보다 약 1,000분의 1 정도로 매우 낮습니다. 따라서 플라즈마를 가두기 위해서는 강한 자기장을 이용해야 하는데, 이를 위해서는 많은 에너지가 필요합니다.플라즈마는 매우 불안정합니다. 플라즈마는 전기적으로 중성이지만, 이온과 전자의 밀도가 일정하지 않습니다. 이러한 불균형은 플라즈마의 온도와 밀도를 변화시키고, 결국 플라즈마가 불안정해집니다.이러한 이유로 1억도의 플라즈마를 오래 유지하기 위해서는 매우 높은 수준의 기술이 필요합니다. 현재까지 가장 성공적인 플라즈마 장치로는 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)가 있습니다. ITER는 2025년부터 본격적인 운전을 시작할 예정이며, 1억도의 플라즈마를 500초 이상 유지하는 것을 목표로 하고 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 물수제비의 과학적 원리가 뭔지 알려주세요.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.물수제비는 돌을 물 위에 던져 물 위를 튀기게 하는 놀이입니다. 물수제비가 튀는 원리는 다음과 같습니다.돌의 속도와 회전력물수제비가 멀리, 많은 횟수를 튕기기 위해서는 돌의 속도와 회전력이 중요합니다. 돌의 속도가 빠를수록, 물에 닿았을 때 생기는 충격력이 커져서 더 멀리 튕깁니다. 또한, 돌이 회전하고 있을 때는 물에 닿는 면적이 줄어들어서 더 쉽게 튕깁니다.물의 표면장력물수제비가 튕기는 데에는 물의 표면장력도 중요한 역할을 합니다. 물의 표면장력은 물의 표면이 끈끈하게 연결되어 있는 힘입니다. 돌이 물에 닿았을 때는 물의 표면장력으로 인해 돌이 물 위에 떠오르려는 힘이 작용합니다. 이 힘이 돌의 무게를 이겨내면 돌은 물 위를 튕기게 됩니다.돌의 모양과 크기물수제비가 튕기는 데에는 돌의 모양과 크기도 영향을 미칩니다. 일반적으로 얇고 평평한 돌이 둥근 돌보다 더 잘 튕깁니다. 또한, 작은 돌보다 큰 돌이 더 잘 튕깁니다.물수제비를 잘 하려면 다음과 같은 점에 유의해야 합니다.돌을 비스듬히 던진다.돌을 수직으로 던지면 물에 닿는 면적이 커져서 쉽게 가라앉습니다. 따라서, 돌을 비스듬히 던져서 물에 닿는 면적을 줄이는 것이 좋습니다.돌을 빠르게 던진다.돌을 빠르게 던지면 충격력이 커져서 더 멀리 튕깁니다.돌을 회전시킨다.돌을 회전시켜서 물에 닿는 면적을 줄이는 것이 좋습니다.돌의 모양과 크기를 고려한다.얇고 평평한 돌이 둥근 돌보다, 작은 돌보다 큰 돌이 더 잘 튕깁니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구의 자전이 중력의 세기에 영향을 주나요
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.지구의 자전은 중력의 세기에 영향을 줍니다. 지구의 자전으로 인해 지구의 표면은 적도 부근이 팽창하고, 극지방이 수축합니다. 따라서 적도 부근의 중력은 극지방보다 약합니다.지구의 자전으로 인한 중력의 세기 변화는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.g' = g - (2ω^2 * R^2) / (c^2 * r)여기서,g'은 자전으로 인한 중력의 세기 변화g는 지구의 표면 중력ω는 지구의 자전각속도R은 지구의 반지름c는 빛의 속도r은 측정 지점의 거리지구의 자전각속도는 약 7.292 × 10^-5 rad/s이고, 지구의 반지름은 약 6,371 km입니다. 따라서, 지구의 표면 중력은 약 9.8 m/s^2이고, 적도 부근의 중력은 극지방보다 약 0.03 m/s^2 작습니다.
지구과학·천문우주
Q. 가을철에 단풍이 드는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.가을철에 단풍이 드는 이유는 다음과 같습니다.낮은 기온가을이 되면 기온이 낮아지면서 나무의 잎맥을 통해 뿌리에서 공급되는 양분이 줄어듭니다. 이로 인해 잎의 광합성이 약화되고, 잎이 죽어가는 과정이 시작됩니다.짧아지는 일조량가을이 되면 낮의 길이가 짧아지면서 잎이 받는 햇빛의 양이 줄어듭니다. 이로 인해 잎의 광합성이 더욱 약화되고, 단풍이 드는 과정이 가속화됩니다.엽록소의 파괴엽록소는 나무의 잎이 초록색을 띠게 하는 색소입니다. 엽록소는 광합성에 필수적인 역할을 하지만, 낮은 기온과 짧아지는 일조량으로 인해 파괴되기 시작합니다. 이로 인해 잎의 초록색이 사라지고, 노란색, 빨간색, 주황색 등의 다른 색소가 드러나게 됩니다.안토시아닌의 생성안토시아닌은 잎에 들어있는 색소로, 빨간색, 보라색, 파란색 등의 색을 띠게 합니다. 안토시아닌은 낮은 기온과 짧아지는 일조량으로 인해 생성되기 시작합니다. 이로 인해 잎이 붉은색이나 보라색으로 변하게 됩니다.따라서, 가을철에 단풍이 드는 것은 나무가 겨울을 준비하기 위한 자연스러운 과정입니다. 낮은 기온과 짧아지는 일조량으로 인해 나무는 잎을 떨어뜨리고, 뿌리로 에너지를 축적하여 겨울을 나게 됩니다.단풍의 색깔은 나무의 종류, 수령, 기후 조건 등에 따라 달라질 수 있습니다. 일반적으로 은행나무, 단풍나무, 벚나무 등은 붉은색이나 주황색 단풍을, 낙엽송, 이팝나무 등은 노란색 단풍을 듭니다.
토목공학
Q. 가로수의 단풍 드는 속도가 다른 이유가 있나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.가로수의 단풍 드는 속도가 다른 이유는 다음과 같습니다.수종수종에 따라 단풍이 드는 속도가 다릅니다. 일반적으로 단풍이 빨리 드는 수종은 은행나무, 이팝나무, 벚나무, 단풍나무, 낙엽송 등이 있습니다. 반면, 단풍이 늦게 드는 수종은 느티나무, 소나무, 상수리나무, 대추나무 등이 있습니다.토양토양의 종류에 따라 단풍이 드는 속도가 다릅니다. 일반적으로 배수가 잘되는 토양에서는 단풍이 빨리 들고, 배수가 잘되지 않는 토양에서는 단풍이 늦게 듭니다.기후기후 조건에 따라 단풍이 드는 속도가 다릅니다. 일반적으로 온도가 낮고 일조량이 적은 지역에서는 단풍이 빨리 들고, 온도가 높고 일조량이 많은 지역에서는 단풍이 늦게 듭니다.수령수령이 어린 나무는 단풍이 빨리 들고, 수령이 많은 나무는 단풍이 늦게 듭니다.병충해병충해에 감염된 나무는 단풍이 빨리 떨어집니다.