안녕하세요 김도건 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 계절에 따라서 밤낮 길이가 다른 이유
여름엔 해가 길고 겨울엔 해가 짧다고 하는데 그 이유는 지구의 자전과 공전운동에 있습니다.공전운동은 어떤 천체가 다른 천체의 둘레를 도는 운동, 즉 지구가 태양 주위를 도는 것을 우리는 지구의 공전운동이라 합니다. 이러한 공전운동은 계절에 따른 일출 일몰 시각 변화, 계절의 변화 그리고 태양의 남중 고도 변화까지 가져옵니다. 두 번째로 지구의 자전운동은 지구 스스로 도는 운동을 뜻합니다. 24시간 동안 지구 자전운동으로 인해 태양이 한 바퀴를 돌며 태양의 이동을 통한 낮과 밤 변화를 가져옵니다.
지구과학·천문우주
Q. 아이들 방 천정에 붙여놓은 야광 별자리 빛을 내는 원리는?
형광물질이 색을 내는 원리는 형광물질을 이루는 형광분자는 특정한 양의 에너지를 흡수할 수 있는데, 화학에너지, 전기에너지, 빛 에너지 등 종류의 상관없이 흡수할 수 있습니다. 이렇게 에너지를 흡수하면 형광분자는 힘이 넘쳐나기 때문에 가만히 있기 힘들어 하고, 이 때문에 분자 내부에 존재하는 전자에게 에너지를 주고 멀리 떨어져 있게 합니다. 에너지를 가져간 전자는 다시 원래 자리로 돌아가고 싶어해 에너지를 외부로 버리고 다시 원래 자리로 돌아갑니다. 이때 버려진 에너지 대부분이 빛 에너지가 되는데, 이 빛이 바로 형광 분자의 색입니다. 형광분자가 외부 빛을 흡수해서 노란색의 빛을 내면 노란 형광빛을 내는 분자이고, 초록색의 빛을 내면 초록 형광빛을 내는 분자입니다. 따라서 일반적인 색은 반사된 빛을 보지만 형광색은 물질에서 나오는 빛을 보는 것입니다. 야광 스티커는 이러한 형광물질을 이용하여 만들어져 아이들의 방 천장에 붙여 놓고 불을 끄면 빛이 나는 것을 볼 수 있습니다. 그러나 만약 이 스티커가 외부에서 오는 빛 에너지를 충분히 흡수 하지 못했다면 다시 빛을 낼 수 있는 에너지가 없어서 야광 형광빛을 볼 수가 없게 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 서해안과 남해안의 조차가 큰 이유는 무엇인가요?
질문자님의 말처럼 조차는 지형에 의해 차이가 달라집니다. 넓은 대양을 움직이던 파동 형태의 물이 좁은 공간(예를 들어 우리 나라와 중국으로 둘러싸인 서해)에 몰리면 더 높아질 수 밖에 없습니다. 한반도 연근해인, 동해와 서해는 조석체계가 매우 다른 형태를 보이며, 남해는 동해와 서해의 중간적인 특징을 보입니다. 동해는 남부 울산, 부산 등지를 제외하고는 조차가 매우 작아, 대체로 10 20 cm 이내입니다. 동해 조석의 대부분은 대한해협을 통해 동중국해로부터 진입하는 조석파에 기인합니다. 그러나, 동해 전체 용적에 비해 조석파 에너지가 진입할 수 있는 입구 (대한해협)가 작은 것이 동해의 조차가 작은 이유 중의 하나가 될 수 있습니다. 달과 태양의 기조력으로부터 동해 내에서 직접 생성되는 조석은 밖에서 진입하는 조석의 단지 10 % 정도에 불과합니다. 서해는 상대적으로 큰 조차를 보이는데, 경기만이 9.5 m로 가장 크며, 대체로 서해안을 따라 수 미터 이상의 조차를 보입니다. 서해의 조석도 대부분이 동중국해로부터 진입하는 조석파에 기인합니다.이러한 동해안과 서해안조차 차이의 가장 큰 요인은 동해안과 서해안의 지형적인 차이입니다.
기계공학
Q. 인간의 두뇌 저장용량은 얼마나 될까요?
우리의 두뇌에는 기억을 관장하는 가장 작은 단위의 시냅스가 있습니다. 시냅스는 2개의 신경세포가 만나 정보를 교환하는 부분으로 컴퓨터의 비트와 같은 존재입니다. 시냅스 1개가 약 5비트를 보존할 수 있다는 논문이 있습니다. 이 환산비율로 따져보면 인간의 두뇌는 150테라바이트 정도의 용량이라고 추정됩니다. 물론 이러한 수치는 그저 이론에 근거한 근사치 계산에 지나지 않기 때문에 실제와는 많이 다를겁니다. 앞서 언급했듯 인간의 두뇌와 컴퓨터는 작동하는 방식이나 구조도 완전히 다르기 때문입니다.
화학
Q. 녹음한 내 목소리가 이상하게 느껴지는 이유는?
우리의 목소리를 들을 때는 공기를 통해 귀로 전달되는 목소리와 뼈를 통해 전달되는 음파를 모두 듣게 됩니다. 뼈의 진동에는 소리로는 전달되지 않는 저음이 포함되어 있기 때문에, 우리가 (뼈의 진동이 제외된) 녹음된 자신의 목소리를 들을 때 경우 자기 목소리가 생각보다 이상하게 들린다고 느낍니다.
물리
Q. 플레밍의 오른손법칙과 플레밍의 왼손법칙을 알려주세요
[오른손 법칙] 자기장 속에서 도선(전기의 양극을 이어 전류를 통하게 하는 쇠붙이 줄)을 움직일 때 도선 내에 생기는 전류의 방향을 나타내는 법칙으로, 발전기의 원리를 나타냅니다. 오른손의 엄지손가락, 집게손가락, 가운뎃손가락을 각각 직각이 되게 뻗어 집게손가락을 자기 마당 방향으로 향하게 하고, 이 자기 마당 속에서 엄지손가락의 방향으로 도선을 움직이면, 도선에는 가운뎃손가락의 방향으로 전류가 흐릅니다.[왼손 법칙] 자기장 속에 전류를 통한 도선을 둘 때 도선이 받는 힘의 방향을 나타내는 법칙으로, 전동기의 원리를 나타냅니다. 왼손의 엄지손가락, 집게손가락, 가운뎃손가락을 서로 직각이 되게 뻗어 집게손가락을 자기 마당 방향으로 향하게 하고, 이 자기 마당 속에서 가운뎃손가락의 방향으로 전류를 흐르게 하면, 그 도선은 엄지손가락의 방향으로 힘을 받습니다.
화학
Q. 아이스팩에 들어있는 성분에 대한 궁금증
젤 형태의 아이스팩 성분은 고흡수성 수지(SAP·Super Absorbent Polymer)입니다. 이러한 고흡수성 수지는 열을 흡수하는 흡열반응이 뛰어난 미세 플라스틱의 일종입니다. 이러한 수지를 사용하는 이유는 일반 물로된 얼음보다 냉기 지속효과가 2~3배 높기 때문입니다. 하지만 미세 플라스틱의 일종이므로 환경오염이 될 수 있는 단점이 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 달의 공전주기,자전주기가 동일한 이유는?
달은 약 27.3일마다 한 번씩 자전하는데, 지구를 한 바퀴 도는 공전 주기도 똑같이 27.3일입니다. 이렇게 자전 주기와 공전 주기가 같은 이유는 ‘조석 고정’이라는 현상 때문입니다. 모성 가까이에서 공전하는 위성이라면 겪게 되는 현상이어서 달 뿐만 아니라 모성 가까이 있는 다른 위성들도 그렇다고 합니다. 조석 고정으로 자전, 공전 주기가 같아지면 모성에서는 항상 위성의 같은 면만 볼 수 있게 됩니다. 그래서 지구에서는 달의 뒷면을 볼 수 없는 것입니다.
화학
Q. 뜨거울때는 짠맛이 잘 안느껴지는 이유는 무엇일까요
맛은 온도에 따라 변한다고 합니다. 우리 체온과 비슷한 36~38도 사이에 가장 맛있게 느껴지고 짠맛의 경우 온도가 높아질수록 순하게 느껴진다고 합니다. 반대로 뜨거운 것이 식으면 짠맛이 강하게 느껴지기 때문에 음식이 식으면 짜게 느껴진다고 합니다. 이는 혀끝의 온도에 따라 다른 맛을 느낀다고 하는데 아직도 그 이유는 연구과제라고 합니다.
지구과학·천문우주
Q. 화산은 어떻게해서 생기게 되는건가요?
화산이 일어나는 과정을 알기 위해선 마그마를 먼저 살펴보아야 합니다. 맨틀을 이루는 암석의 일부가 외부의 영향에 의해 녹아, 액체와 같이 유동성이 큰 상태가 된 것을 마그마라고 합니다. 대부분의 물질의 경우 고체가 액체로 되면 부피가 증가합니다. 맨틀의 암석이 녹아 마그마가 될 때도 부피가 커집니다.이때 부피가 커지지 못하도록 꽉 막은 용기에 넣어두면 압력이 커지게 됩니다. 이 압력이 아주 커지면 용기 벽을 뚫고 내용물이 튀어나옵니다. 마그마의 경우는 마그마 위의 지각과 마그마 옆과 아래의 녹지 않은 맨틀이 꽉 막은 용기 역할을 하는데, 마그마가 일정 이상 모여 압력이 너무 커지면 제일 약하고 얇은 벽인 지각을 뚫고 마그마가 튀어나옵니다.이렇게 지각을 뚫고 마그마가 밖으로 나오는 것이 바로 화산입니다. 이때 암석조각, 수증기, 이산화탄소, 이산화황, 등도 같이 분출됩니다.