안녕하세요 김두환 전문가입니다.
Q. 우주에 공기가 없는데 어떻게 지구엔 공기가 있나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.네, 질문자님 생각하신대로 기압차로인해 확산하려는 정도보다 지구 중력이 공기를 잡아 놓는 힘이 더 강하기 때문에 지구에 공기가 존재하고 우주에는 공기가 없습니다.
Q. 우리가 느끼는 체감온도는 어떻게 측정하나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.네, 체감온도는 평균적인 사람의 외 피부 온도를 기준으로 환경의 온도와의 차이를 이용하여 측정합니다. 또한, 바람의 강도, 습도 등도 고려하여 체감온도를 정하죠. 하지만 체감온도는 사람마다 충분히 다를 수 있으며, 뉴스에서 말하는 체감온도가 정확한 기준이 되진 않습니다.
Q. 천둥번개가 치는이유가 궁금해요
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.구름에는 전자(-)가 분포하는데, 전자가 많아지면 땅과 구름사이에 전압이 높아져 공기를 타고 전자가 이동(전류 발생)할 수 있습니다.두꺼운 구름이 형성 됐을 때 그 안에 분포하는물과 수증기의 음전하가 강해지면서높은 전압을 형성해 공기를 방전시키게 됩니다. 이 때 전자가 지면으로 이동하면서 공기중에 있는 원자, 분자와 충돌하게 되며 빛이 발생하고 주변 공기를 압축시키거나 수축시켜 진동을 일으키며 천둥소리가 나는 것이죠. 이를 천둥이라합니다. 천둥번개는 맑은날에도 칠 수 있습니다. 맑은날 습도가 높을 경우 구름에 음전하가 많아져 칠 가능성이 있죠. 물론 아침에도 칠 수 있습니다.
Q. '반물질'에 대해서 쉽게 알려주세요.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.반물질(anti-matter, 반입자anti-particle)은 말 그대로 물질과 반대의 특징을 지닌 물질입니다. 반물질과 물질이 만나면 빛으로 에너지를 내며 소멸하죠. 예시로 전자(-)가 있으면 반물질로 양전자(+)가 있으며, 빛의 경우에는 빛 자기자신이 반물질이 될 수 있습니다.1g의 반물질로 물질 1g을 제거시킬 수 있습니다. 이 때 빛을 발하며 에너지가 발생되는데, 이 때 E=mc^2이라는 등식으로 에너지를 산출할 수 있습니다. 만약에 1g의 반물질로 물질 1g을 제거시키게되면 2g의 질량이 에너지가 되므로 1억 8000만 줄(J)의 에너지가 발산됩니다.
Q. 태양광이 전기에너지로 전환되는 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.태양광 발전은 광전효과에 의해 전류를 얻는 발전기입니다. 광전효과란 금속에 빛(광자; 전자기파;)을 쪼으면 금속 표면에 있던 자유전자가 튀어나와 전류를 만드는 현상입니다. 그리고 자유전자가 금속을 탈출하기 위한 에너지가 필요한데, 이 최소 에너지의 크기를 일함수라고합니다. 즉, 자유전자는 일함수의 크기만큼이나 더 큰 운동에너지를 가져야 탈출이 가능합니다. 그리고 자유전자가 운동에너지를 가질 수 있는 방법은 외부 빛(광자)과 충돌하는것이죠. 이 때 충돌하여 에너지를 얻는 정도는 빛의 에너지에 의존됩니다. 빛 에너지가 강할수록 다시말해 빛의 진동수가 높을수록(파장이 짧을 수록) 자유전자가 받는 에너지가 크게됩니다. 그리고 금속의 종류에 따라 일함수가 다른데, 대부분의 경우에는 자외선 영역대의 빛을 쬐여주면 자유전자가 튀어나와 전류를 만들며 전기가 생산되는 것이죠.