지구과학·천문우주
Q. 구름의 색깔이 다양한 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.구름 색에 따라 비가 올 수 있는 구름을 어느정도 판단할 수 있습니다. 하얀색 구름의 경우는 비가 내릴 확률이 적으며, 회색 구름의 경우 비가올 확률이 높습니다.하얀 구름은 수증기와 물 분자로 이루어져 있습니다. 또한 물 분자의 크기가 다양한 크기로 존재하고 있습니다. 이렇게 다양한 크기의 입자가 존재하면 특정 파장의 빛만 산란 되지 않고 모든 파장 영역대의 빛이 산란할 수 있습니다. 빨간색 빛, 노란색 빛, 초록색 빛, 파란색 빛 등 모든 빛이 구름내에 존재하는 물 분자로부터 산란이 가능하죠. 모든 색의 빛이 산란되고 빛의 합성으로 인해 하얀색 빛으로 우리눈에 들어오게 되어 구름이 하얗게 보입니다.먹구름(회색 구름)은 비가 내릴 수 있는 구름이고, 일반구름과 달리 수증기, 물의 함량이 높고 물방울의 크기가 큽니다(비내리기 직전, 비가 내리고 있는 상황). 그래서 빛이 먹구름 내에 물방울에 산란하지 못하고 흡수되어 어둡게 보입니다.
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Q. 초고층 건물은 윗부분이 흔들린다고하는데 왜 안 무너지나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.고층 건물의 경우 외부 충격(바람, 지진, 충격 등)에 의해 흔들릴 수 있는데, 고유한 공명 진동수가 존재하고 이 공명 진동수에 의해 쉽게 부러지거나 파손될 수 있기 때문입니다. 이를 방지하는데 있어 내진설계를 하여 흔들리게, 유연하게 건물을 짓습니다. 내진 설계의 원리는 공명 진동수를 없애는데 있습니다. 모든 물체에는 공명 주파수가 존재합니다. 공명 주파수는 물체의 재질, 모양, 크기 등과 관련이 있으며 물체를 가장 강하게 진동시킬 수 있는 주파수라고 생각하시면 됩니다. 물체를 특정한 진동수를 주어 흔들 때, 떨림의 진폭이 가장 클 때가 공명주파수가 된것인데, 이 공명 주파수에 도달한 물체는 떨림의 진폭으로 인한 뒤틀림을 이기지 못하고 부숴집니다. 이러한 공명 주파수는 지진에 의해 생길 수 있는데, 이를 최소화 하기 위해 지진 흔들림에 괜찮은 소재를 사용하거나 공학적으로 건물을 유연하게 짓는 방법들을 사용합니다.