안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구가 태양을 공전하는게 일정한건가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.지구의 공전 주기는 약 365.2422일로, 정확히 1년과 같지는 않습니다. 이 오차는 지구의 공전 궤도가 타원형이기 때문입니다. 지구의 공전 궤도는 태양 중심에서 가장 가까운 근일점과 가장 먼 원일점으로 이루어져 있습니다. 근일점에서는 지구의 속도가 빠르고, 원일점에서는 속도가 느립니다. 따라서 근일점에서는 1년보다 짧은 시간이 소요되고, 원일점에서는 1년보다 긴 시간이 소요됩니다.지구의 공전 주기의 오차는 약 0.0188일로, 4년마다 하루가 더해지게 됩니다. 따라서 4년마다 윤년을 추가하여 오차를 보정합니다. 윤년은 2월에 하루를 추가하는 것입니다.지구의 공전 주기의 오차는 몇백 년 단위로 보면 더 커질 수 있습니다. 지구의 공전 궤도는 천천히 변화하고 있기 때문입니다. 예를 들어, 약 1만 년 후에는 지구의 공전 주기가 약 366.2422일로 늘어날 것으로 예상됩니다.따라서 지구의 공전 주기는 일정하지는 않고, 오차가 발생할 수 있습니다. 이를 보정하기 위해 윤년을 추가하는 것입니다.
생물·생명
Q. 감수1분열에서 핵상 변화는 어떻게 되나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.감수 1분열은 생식세포의 염색체 수를 반으로 줄이는 세포분열 과정입니다. 감수 1분열은 다음과 같은 단계로 이루어집니다.전기 Ⅰ: 염색체가 복제되고, 염색분체가 형성됩니다.중기 Ⅰ: 염색체가 쌍을 이루고, 염색체의 염색분체가 교차합니다.후기 Ⅰ: 염색체가 상동 염색체로 분리됩니다.말기 Ⅰ: 핵막과 인이 사라지고, 세포질이 분열하여 2개의 딸세포가 됩니다.감수 1분열에서 핵상 변화는 다음과 같이 설명할 수 있습니다.전기 Ⅰ: 염색체가 복제되면서 염색체 수가 2배가 됩니다. 따라서 염색체 수는 2n이 됩니다.중기 Ⅰ: 상동 염색체가 쌍을 이루면서 염색체 수는 2n/2가 됩니다.후기 Ⅰ: 상동 염색체가 분리되면서 염색체 수는 n이 됩니다.즉, 감수 1분열의 결과로 염색체 수가 2n에서 n으로 반으로 줄어듭니다.감수 1분열에서 핵상 변화의 원리를 좀 더 자세히 살펴보면 다음과 같습니다.전기 Ⅰ: DNA 복제 과정에서 DNA의 이중 가닥이 분리되어 각 가닥이 새로운 가닥과 결합하면서 염색체가 복제됩니다. 따라서 염색체 수는 2배가 됩니다.중기 Ⅰ: 염색체가 쌍을 이루면서 각 염색체는 상동 염색체와 짝을 이루게 됩니다. 상동 염색체는 유전적으로 동일한 염색체입니다. 따라서 염색체 수는 2n/2가 됩니다.후기 Ⅰ: 상동 염색체가 분리되면서 각 딸세포는 한 쌍의 상동 염색체를 받게 됩니다. 따라서 염색체 수는 n이 됩니다.감수 1분열은 생식세포의 염색체 수를 반으로 줄여서 유전적 다양성을 증가시키는 역할을 합니다.
생물·생명
Q. 물고기 중에 초식을 하는 물고기도 있나요??
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.네, 물고기 중에도 초식을 하는 물고기가 있습니다. 초식성 물고기는 식물성 플랑크톤, 수초, 조류 등을 주식으로 하는 물고기를 말합니다.대표적인 초식성 물고기로는 다음과 같은 종류가 있습니다.플랑크톤을 먹는 물고기잉어붕어잉어과붕어과수초를 먹는 물고기송사리붕어잉어풀치조류를 먹는 물고기피라루크망둑어풀치
화학
Q. 평소에 마시는 아리수는 어떤 원리로 정수가 되는 것인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.아리수는 서울특별시에서 공급하는 수돗물 브랜드입니다. 옛날 수돗물과 비교하여 크게 다른 점은 고도정수처리 공정을 도입했다는 것입니다.고도정수처리 공정은 오존과 활성탄을 이용하여 맛과 냄새를 유발하는 유기물, 미생물, 잔류염소 등을 제거하는 공정입니다. 옛날 수돗물은 응집, 침전, 여과 등의 표준 정수처리 공정을 거쳤는데, 이 공정으로는 냄새와 잔류염소를 완전히 제거하기 어려웠습니다.아리수는 표준 정수처리 공정을 거친 후, 고도정수처리 공정을 추가로 거치기 때문에 옛날 수돗물보다 훨씬 깨끗하고 안전한 물을 제공할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 똑같은 공간이라도 습도에 따라 식물들의 탄소 흡수량이 달라지나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.식물들은 광합성을 통해 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출합니다. 광합성은 식물의 잎에서 엽록소가 햇빛을 받아 이산화탄소와 물을 이용하여 포도당을 합성하는 과정입니다. 이 과정에서 물을 사용하기 때문에 습기가 많은 환경에서는 광합성 효율이 높아집니다.반면, 건조한 환경에서는 식물이 물을 사용하기 위해 더 많은 에너지를 사용해야 합니다. 따라서 광합성 효율이 낮아지고, 이산화탄소를 흡수하는 양도 줄어들게 됩니다.실제로, 2020년 미국 오클라호마대학교 연구진이 발표한 연구에 따르면, 아마존의 건조화로 인해 탄소 흡수량이 약 20% 감소한 것으로 나타났습니다.
지구과학·천문우주
Q. 금성은 과거에는 생물이 존재했을까요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.네, 금성은 과거에 생명체가 살 수 있는 환경이었을 가능성이 높습니다.금성은 지구와 비슷한 크기와 조성을 가진 행성으로, 태양계 형성 초기에는 지구와 비슷한 환경을 가지고 있었을 것으로 추정됩니다. 당시 금성에는 액체 상태의 물이 존재하고, 대기의 온도와 압력도 지구와 비슷했을 것으로 여겨집니다.그러나 약 7억 년 전, 금성의 대기에서 온실효과가 발생하면서 지표면의 온도가 급격히 상승하기 시작했습니다. 이로 인해 금성의 표면은 지구의 끓는 물보다 더 높은 온도인 약 462도에 도달하게 되었고, 액체 상태의 물은 완전히 증발해 버렸습니다.이러한 변화로 인해 금성은 생명체가 살 수 없는 환경으로 변하게 되었지만, 과거에는 생명체가 존재했을 가능성이 높습니다.실제로 2020년, 유럽우주국(ESA)의 금성 탐사선 비너스 익스프레스(Venus Express)는 금성 대기에서 인화수소(H2S)를 발견했습니다. 인화수소는 지구에서는 화산 활동이나 미생물의 활동에 의해 생성되는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 금성 대기에서 발견된 인화수소는 과거에 금성에서 미생물이 존재했음을 시사하는 증거로 해석될 수 있습니다.또한, 2021년에는 미국항공우주국(NASA)의 금성 탐사선 다빈치(DAVINCI)가 금성 대기의 온도와 압력을 측정했습니다. 그 결과, 금성 대기의 고도 50km 이상에서는 온도가 지구와 비슷하고, 압력도 인간이 견딜 수 있는 수준으로 낮아지는 것으로 나타났습니다. 따라서 금성 대기의 고도 50km 이상에서는 현재에도 생명체가 존재할 가능성이 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 소리는 무엇으로 이루어져 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.소리는 공기의 진동으로 발생합니다. 소리를 발생시키는 물체는 공기를 진동시키고, 그 진동은 우리 귀에 도달하여 청각을 자극합니다.소리의 세기는 진동의 진폭에 따라 결정됩니다. 진폭이 클수록 소리가 크고, 진폭이 작을수록 소리가 작습니다.소리의 높이는 진동의 주파수에 따라 결정됩니다. 주파수가 높을수록 소리가 높고, 주파수가 낮을수록 소리가 낮습니다.소리의 음색은 진동의 모양에 따라 결정됩니다. 진동의 모양이 복잡할수록 음색이 풍부하고, 진동의 모양이 단순할수록 음색이 단순합니다.따라서 우리가 듣는 모든 소리들은 공기의 진동으로 이루어져 있다고 할 수 있습니다. 소리의 세기, 높이, 음색은 진동의 진폭, 주파수, 모양에 따라 결정됩니다.
전기·전자
Q. 스마트폰 왜 손톱으로는 반응안하나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.스마트폰의 터치스크린은 정전용량 방식을 사용합니다. 정전용량 방식은 물체의 전하량을 이용하여 터치 입력을 인식하는 방식입니다. 따라서 손가락이나 펜과 같은 물질이 닿으면 그 물질의 전하량이 변화하여 터치 입력을 인식할 수 있습니다.손톱은 물질의 전하량이 매우 적기 때문에, 정전용량 방식의 터치스크린에서는 터치 입력을 인식하지 못합니다. 따라서 손톱을 이용하여 스마트폰을 터치하면 아무런 반응이 없는 것입니다.턱이나 팔꿈치와 같은 다른 부위는 손가락과 마찬가지로 물질의 전하량이 많기 때문에, 터치 입력을 인식할 수 있습니다.최근에는 손톱에도 터치 입력을 인식할 수 있는 스마트폰이 출시되고 있습니다. 이러한 스마트폰은 손톱의 전하량을 증가시켜 터치 입력을 인식할 수 있도록 설계되어 있습니다.
화학
Q. 날씨에 영향을 주는 기단이 강해지는 이유는 어떤걸까요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.기단이 강해지거나 약해지는 데에는 여러 가지 요인이 있습니다.태양의 위치: 태양의 위치는 지구의 기온과 대기의 흐름에 큰 영향을 미칩니다. 여름에는 태양이 적도 부근에 위치하기 때문에 적도 부근의 기온이 높아지고, 기단의 힘이 강해집니다. 반대로 겨울에는 태양이 북극 부근에 위치하기 때문에 북극 부근의 기온이 낮아지고, 기단의 힘이 약해집니다.대륙과 해양의 분포: 대륙과 해양의 분포도 기단의 강약에 영향을 미칩니다. 대륙은 해양보다 빨리 가열되고 빨리 식을 수 있기 때문에, 대륙 부근의 기단은 해양 부근의 기단보다 변동이 심합니다. 따라서 대륙이 많은 지역에서는 기단의 강약이 더 두드러집니다.지형: 지형도 기단의 강약에 영향을 미칩니다. 산맥은 기단의 흐름을 막거나 방향을 바꿀 수 있습니다. 따라서 산맥이 있는 지역에서는 기단의 강약이 더 복잡하게 나타날 수 있습니다.여름철에는 태양의 위치가 적도 부근에 위치하기 때문에, 적도 부근의 기온이 높아지고, 열대 기단의 힘이 강해집니다. 열대 기단은 적도 부근에서 발생한 따뜻하고 습한 공기입니다. 열대 기단이 강해지면 우리나라에는 더운 여름 날씨가 나타납니다.겨울철에는 태양의 위치가 북극 부근에 위치하기 때문에, 북극 부근의 기온이 낮아지고, 극지방 기단의 힘이 강해집니다. 극지방 기단은 극지방에서 발생한 차갑고 건조한 공기입니다. 극지방 기단이 강해지면 우리나라에는 추운 겨울 날씨가 나타납니다.
지구과학·천문우주
Q. '태양'의 원래 색은 무슨색인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.태양의 원래 색은 흰색입니다. 태양은 온도가 매우 높아서 백색광을 방출합니다. 백색광은 무지개의 모든 색깔을 포함하고 있는 빛입니다.하지만 지구 대기 중에 있는 공기 분자는 파란색과 보라색 빛을 더 많이 산란합니다. 그래서 태양빛이 지구 대기를 통과하면서 파란색과 보라색 빛이 더 많이 산란되어 사라지고, 우리 눈에 도달하는 빛은 주황색이나 붉은색 계열의 빛이 됩니다.따라서 우리가 태양을 붉은색으로 보는 것은 대기 산란의 영향 때문입니다. 만약 지구 대기가 없다면, 태양은 하늘의 어떤 별처럼 흰색으로 보일 것입니다.일출과 일몰 때에는 대기가 특히 두꺼워져서 파란색과 보라색 빛이 더 많이 산란됩니다. 그래서 일출과 일몰 때에는 태양이 더욱 붉게 보입니다.