안녕하세요 김두환 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 달의 자전과 공전주기는 왜 비슷한지 궁금합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.달이 만들어질 때 우연찮게 공전주기와 자전주기가 같았기 때문입니다.이는 유연이라고밖에 설명할 수 없습니다.모든 행성, 별, 위성은 자전을하거나 특정한 천체를 기준으로 공전하게 됩니다. 이러한 자전주기와 공전주기는 생성 초기에 결정된 값으로 물리적인 법칙 내에서 어떤 값을 가질 수 있습니다. 이 어떤 값은 정해진 것이 아닌 초기에 가스와 먼지가 뭉치며 천체를 형성하면서 만들어질 수 있는 값입니다. 달의 경우 특정 궤도에서 지구 주위를 공전하면서 공전주기가 형성되었고, 자전주기 또한 형성되었습니다. 이 두 주기는 사실 달라도 되는데, 우연히 같게 형성된 것이죠.
화학
Q. 찜질은 땀이 나는건데 왜 몸이 좋나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.열을 내며 땀을 배출하는 것은 몸에 있는 노폐물을 빼내는 것입니다. 일을하며 땀을 내는 것이나 찜질을 하며 땀을 내는 것은 똑같이 노폐물이 빠져나가죠. 그리고 몸에 열을 가하면서 신진대사를 활성화 시킬 수도 있습니다. 그래서 개운함과 노곤함을 느끼죠. 일을 할경우 육체적인 노동이 있어 근육통을 발생시키는 반면 찜질방에서는 육체적 노동이 없기 때문에 근육통을 동반하지 않는다는 차이점이 있습니다.
화학
Q. 초전도체 이슈가 화제인데요! 초전도체라는 것은 도대체 무엇인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.초전도체는 특정 온도이하로 떨어지게 되면 전기저항이 0이 되며, 저항에 의한 열이 없어 전력 손실이 최소화 됩니다. 또한, 자기장의 차단하는 특징(마이스너 효과)이 있어 자석을 가져다 대면 자석이 뜨는 특징을 가지고 있죠.또한, 자속(특정 면적을 통과하는 자기장)이 양자화되는 성질을 가지고 있으며, 초전도체와 초전도체 사이에서 전자쌍이 터널링하는 양자효과도 볼 수 있으며, 양자 효과인 위상 간섭이 발생하기도 합니다.이러한 특징 때문에 초전도체는 자기부상열차, 양자 컴퓨터의 기반이되는 큐빗(양자 중첩, 얽힘)을 구현하는데 유용하게 사용될 수 있으며, 전력손실이 0에 가깝기 때문에 전자기기의 회로나 우리가 흔히 보는 전깃줄 등 전기가 통하는 모든 곳에 회로로 사용하면 굉장한 효율을 낼 수 있다는 특징을 가지고 있고, 만약 상온 초전도체가 개발된다면 우리의삶은 완전히 바뀔것입니다.
화학
Q. 배터리 누액 가루를 먹은거 같습니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.일단 이상증세를 보이시니 바로 병원에 가셔서 검사를 받아보시는 것이 가장 좋습니다. 배터리 누액 가루가 내장을 손상시킬 수 있어 피가 나올수도 있기 때문이죠.
생물·생명
Q. 대나무에는 나이테를 찾아볼 수 없는 이유가 무엇일까요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.대나무에 나이태가 없는 것은 대나무는 나무가아닌 풀이기 때문입니다.대나무는 이름과 달리 나무가 아니며 볏과의 일종이 풀로 구분됩니다. 생긴것이 나무처럼 우뚝 솟고 높이 자라 대나무라는 이름이 붙었지만 풀로 구분되죠. 나무에 속하기 위해서는 단단한 부분이 존재해야하며, 부피생장을 해야합니다. 즉, 나이테가 존재해야하죠. 대나무의 경우 단단한 부분이 존재하지만 부피생장은 하지 않습니다. 그래서 나무에는 속하지 않는 것이죠.
지구과학·천문우주
Q. 태양은 어떠한 에너지원으로부터 빛을 낼 수 있는 것인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.태양에서 빛(열)이 나는 이유는 핵융합 반응에 의한 것입니다.태양은 별 중에 하나로, 별은 주로 핵융합 반응에 의해 빛과 에너지를 방출합니다. 태양에서 일어나는 핵융합 반응은 원자(원자핵) 2개가 더 큰 원자(원자핵)이 되는 반응입니다. 이 과정에서 반응전 원자(원자핵) 2개의 질량을 더하면 반응 후 원자(원자핵) 질량보다 큰 것을 알 수 있는데, 반응 과정에서 질량 손실이 에너지(빛, 열)로 변한 것이죠. 이를 핵융합 반응이라고 합니다. 이 때 손실된 질량이 에너지로 변하는 과정은 E=mc^2을 통해 계산할 수있죠.그리고, 핵융합 반응은 수소가 결합되어 헬륨으로, 헬륨이 결합되어 더 무거운 원소가 되며, 탄소, 철 까지 융합될 수 있으며, 이후에는 핵융합 반응을 하지 못하고 식으며 일생을 마무리합니다. 현재 주된 원료는 수소이며 수소에서 헬륨이 되는 핵융합 반응을 하고 있습니다.태양의 수명은 100억년 정도이고, 현재 태양의 나이는 46억년 이라고 추정됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 귀신들은 중력의 영향을 받나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.귀신이 존재한다는 과학적인 증거는 현재까지 없습니다. 만약 귀신이 존재한다면, 어떤 물질로 이루어져 있거나 에너지 덩어리로 존재해야합니다. 우리가 알고 있는 존재란 것은 질량을 가진 물질, 혹은 에너지를 가진 물질이기 때문이죠. 이러한 경우 중력에 영향을 받을 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 한국에서는 왜 오로라가 안 생기나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.우리나라에서는 오로라를 볼 수 있는 지역이 없습니다. 보통 고위도에 위치한 나라에서 볼 수 있습니다. 이유는 지구 자기장 때문입니다. 지구의 자기장은 극지방에서 강하고 조밀하며, 적도에서 가장 약하다 볼 수 있습니다. 우주에서 날아오는 하전입자가 자기장에 말려 기체와 부딪히려면 강한 자기장이 필요한데, 우리나라에서는 지구 자기장이 강하지 않고, 조밀하지 않아 아쉽게도 이러한 현상이 거의 일어나지 않습니다.오로라는 우주에서 날아오는 우주선(하전입자)이 대기의 기체와 부딪혀 생겨나는 신비한 현상입니다. 하전입자는 전하를 띠는 입자들을 의미합니다. 보통 우주선이라고도 합니다. 우주에서 날아오는 입자인 우주선이 지구로 들어오는데 이때 전하를 띠고 있으면 지구 자기장에의해 나선운동을 합니다. 그리고 자기장이 강한 고위도에서 나선운동이 강하게 일어나죠. 나선운동을 하며 대기에 있는 기체와 부딪히며 빛을 발하며 오로라가 생기게되죠.빛이 나는 원리는 기체 분자에 존재하는 전자의 에너지 상태가 외부 우주선과의 충돌로 높은 에너지 상태가 됩니다. 그리고 다시 안정적인 상태로 돌아가려고 낮은 에너지 상태로 돌아가는데 이때 손실 되는 에너지가 빛으로 방출 되어 우리 눈에 들어오게 되는것이죠. 기체의 종류와 에너지의 차이에 따라 다른 파장의 빛을 방출하므로, 오로라가 내는 빛의 색도 달라집니다.
화학
Q. 상온 상압에서 활용할 수 있는 초전도체가 만들어지면 우리생활은 어떻게 바뀌는 것인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.상온 초전도체가 상용화될 경우 자기 부상 열차의 개발이 급속도로 빨라지며, 초전도체로 만든 전선이나 회로의 경우 저항이 없어 전력손실이 없으며, 발열 또한 없습니다. 즉, 우리가 사용하는 전자기기의 효율이 1등급으로 전부 상승하며, 발열이 거의 없게 될 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 태양계의 목성은 왜 항성이 될 수 없었나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.항성이 되기 위해서는 질량이 굉장히 커야하며, 큰 질량으로 인해 자체적인 중력 수축으로 큰 열 에너지를 만들어 핵융합반응이 일어나게끔 해야합니다. 그래야 스스로 빛을 내는 별이 될 수 있죠. 목성의 경우 별에 비하면 질량이 매우 작기 때문에 자체적인 중력 수축으로 핵융합 반응을 일어나게끔 하는 열 에너지를 만들지 못합니다. 그래서 항성이 될 수 없죠.