안녕하세요 김두환 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 바다에서 물결이 생기는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.파도와 같은 물결은 조수간만의 차, 바람, 해수의 유입 등 다양한 요인으로 생겨납니다. 파도는 결국 외부로부터 어떤 힘을 받아 생겨나는 것이죠. 잔잔한 바다에 물결의 요인도 동일합니다. 바람으로 인해 바다가 일렁이며 물결을 만들며, 어떤 충격이나 해수의 유입도 물결을 만들어낼 수 있습니다. 조수간만의 차(썰물, 밀물)는 달과 태양의 중력(만유인력)으로인해 발생하는 현상입니다. 지구는 태양 주위를 공전하고 달은 지구 주위를 공전합니다. 그리고 지구는 자전을 하고 있죠. 그래서 지구가 자전하면서 우리나라가 달과 가까워지거나 태양과 가까운 위치에 놓일때가 있습니다. 이때 만유인력이 작용해 해수면이 상승하고, 태양이나 달과 가장 멀어지는 시기에 해수면이 하강합니다. 이러한 이유로 조수간만의 차가 나타나죠. 바다와 호수에 작용하므로 물결이 이는걸 볼 수 있으며, 밀물과 썰물이 발생함을 알 수 있는 것이죠.
전기·전자
Q. 피아노를 치면 소리가 단계별로 이쁘게 나는데 어떤 원리로 소리가 나나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.소리라는것은 공기의 진동이라고 볼수 있습니다. 공기를 진동시킴에 따라 고막이 떨려 뇌에 소리 신호로 전달됩니다. 이 때 진동수와 진폭, 소리파동의 파형 등에 따라 소리의 높낮이(음정), 세기, 맵시 등이 달라질 수 있습니다. 피아노의 경우는 건반을 누르게 되면 내부에 망치같은 것이 쇠줄을 때리게됩니다. 쇠줄은 떨리면서 공기를 진동시켜 소리가 되는 것이죠. 그리고 이 쇠줄의 굵기와 길이가 음정을 만들어 내게 되는데, 큰 진동수를 만드는 줄은 높은 소리를 내며, 작은 진동수를 만드는 줄은 저음의 소리를 냅니다.
물리
Q. 나무빠따랑 알루비늄빠따의 차이가 뭔가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.알루미늄 배트의 경우 내구성이 좋아 오래사용할 수 있으며, 무게가 가볍고 반발력이 좋아 나무 배트보다 공을 더 멀리 칠 수 있습니다. 하지만, 소음이 커 청력에 악영향을 끼칠 수 있는 단점이 존재하죠. 알루미늄 배트의 경우 홈런이 많이 나오기 때문에 야구 규정상 나무배트만을 사용하기도 합니다. 물론 대회마다 규정이 다르겠지만요.
화학
Q. 뜨거운 얼음도 만들수 있나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.뜨거운 얼음은 물리적으로 고압환경에서는 가능합니다. 온도란 입자, 분자의 진동과 운동에너지에 의해 결정되는 물리량입니다. 즉 온도가 높다는 것은 입자의 진동운동과 병진운동이 활발하다는 의미입니다. 그리고 얼음 결정은 전기적 인력으로 인해 특정한 규칙으로(6각구조) 배열하는 것을 의미합니다. 그런데, 온도가 높아버리면 불규칙적인 운동과 활발성으로 전기적인력을 이겨내고 움직이게됩니다. 그래서 뜨거운 얼음은 불가능하죠. 하지만, 고압의 환경은 다릅니다. 활발한 운동을 잡아주기 때문에 전기적인 인력으로 어느정도 붙잡힐 수 있고 얼음 결정이 될 수 있죠. 물론 가능한 한계온도와 압력의 조건이 존재할 수 있으며 특정온도 이상으로 뜨겁게는 만들지 못합니다.
지구과학·천문우주
Q. 태풍이 어떻게 발생하게 되는건지 궁금합니다?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.태풍은 태양 에너지를 많이 받는 적도부근의 바다에서 만들어집니다. 적도 부근에서 태양 에너지를 받아 물이 증발하여 상승하며 구름이 다수 만들어집니다. 여름이나 가을에 적도 부근에서는 이러한 구름이 거대한 저기압 시스템으로 발달하게 되는데 이를 태풍이라고합니다. 태풍은 바람의 흐름을 타 중위도, 고위도까지 올라옵니다. 올라올때 바다 위를 지나면서 오는데 바다로부터 증발한 수증기를 머금고 세력을 키우며 올라옵니다. 그래서 우리나라나 다른 나라를 강타하죠. 태풍은 육지내에서 더 이상 수증기를 공급 받지 못하기 때문에 세력이 약해지며 서서히 소멸하게 됩니다.
물리
Q. 달릴때 숨이 차는 이유에 대해 궁금합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.달리기를 할 경우 근력을 어느 정도 사용하게 되고 심장박동이 증가해 산소 소비량이 많아지고, 이산화탄소가 체내에 쌓일 수 있습니다. 그래서 체내에 쌓인 이산화탄소를 배출하고, 산소를 더욱 흡수하려하기 때문에 호흡이 가빠지는 것이죠.
지구과학·천문우주
Q. 고기압과 저기압이 상대적이라고 하는데 이해하기 쉬운 예시가 있을까요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.고기압은 주변보다 기압이 높아 빽빽한 밀도의 공기를 가지고 있다고 생각하시면 되고, 저기압은 주변보다 기압이 낮아 널널한 밀도의 공기를 가지고 있다고 생각하시면 됩니다. 보통 고기압에서 저기압으로 공기의 흐름이 일어납니다.고기압은 빽빽한 밀도의 공기로 무거워서 지면으로 내려가는 하강기류를 형성합니다. 그리고 하강하여 지면에 도달한 기류는 밀도가 높기 때문에 사방으로 퍼져 나가죠. 그리고 고기압의 윗부분에서는 하강기류로 빠진 공기를 메꾸기 위해 주변에서 공기가 모여들어 옵니다. 하강기류로 인해 구름이 형성되지 않아 맑은 날씨라고 보시면 됩니다.저기압은 널널한 밀도의 공기로 가벼워 하늘로 올라가는 상승기류를 형성합니다. 그리고 상승하여 하늘에 도달한 기류는 사방으로 퍼져나가죠. 그리고 저기압의 지면 부분에서는 상승기류로 인해 빠진 공기를 메꾸기 위해 주변에서 공기가 모여들어 옵니다. 상승기류로 인해 구름이 형성되어 흐린 날씨가 되는 것이죠.
토목공학
Q. 태풍의 오른쪽이 왼쪽보다 왜 더 위험한가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.태풍의 진행방향에 대해 오른쪽, 왼쪽의 강도는 태풍의 회전 방향과 관련이 있습니다. 북반구에서의 태풍은 반시계 방향으로 회전하죠. 그리고 진행방향은 보통 북쪽을 향합니다. 즉, 반시계 방향으로 회전하고 진행방향이 북쪽이므로 오른쪽 부분은 회전속력과 진행방향의 속력이 더해져 바람이 강합니다. 반대로 왼쪽 부분에서는 회전속력과 진행방향의 속력이 반대이므로 차감되는 효과로 인해 바람이 태풍의 오른쪽 부분에 비해 약하죠. 그래서 북반구에서는 태풍의 오른쪽에 위치하면 왼쪽에 위치할 때보다 강한 바람이 부는 것이죠.
지구과학·천문우주
Q. 유리컵의 외쪽에 물기가 고여지는 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.공기중에는 수증기가 포함되어있습니다. 수증기는 물이 증발하여 물이 기체상태로 존재하는것이죠. 그런데 찬물을 컵에 떠놓게 되면 컵은 차가운 상태고, 컵 주변에 공기에 접촉하는 부분에서 열교환이 일어납니다. 컵은 차갑기 때문에 컵이 주변 공기로부터 열을 훔쳐오게되죠. 그러면 공기중에 있던 수증기가 컵과 접촉하면서 열을 빼앗깁니다. 수증기가 열을 뺏기면 온도가 떨어지게 되고 더 이상 기체로 존재하지않고 물이되죠. 그래서 컵주변에서 수증기들이 전부 물로 변하여 물방울이 송골송골 맺히게 되는 것이죠.
지구과학·천문우주
Q. 브라질에서는 태풍이 발생하지 않나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.아니요. 브라질에도 태풍이 분 사례가 있으며, 태풍이 있을 수 있습니다. 태풍은 적도부근에서 만들어져 북상, 남하하기 때문에 어느 대륙이든 태풍의 위험이 존재합니다.