안녕하세요 김두환 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 태양의 나이는 얼마나 되는지 알수 있나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.태양의 나이는 46억년 정도이며, 태양 빛의 스펙트럼을 조사하여 구성 원소 비율을 통해 나이를 추정했습니다.태양 빛의 스펙트럼을 통해 구성 원소 비율을 측정해 나이를 추정한 이유는, 별의 생성 초기에는 수소의 비율이 74%로 월등히 높으며, 헬륨은 24% 정도입니다. 별에서는 핵융합 반응을 통해 가벼운 원소가 결합하여 무거운 원소로 변하며 가벼운 원소의 비율이 점점 줄어들게 됨을 알게 되었죠. 그래서 현재 태양의 원소 비율을 측정함으로써 태양의 나이를 추정할 수 있는 것이죠.
지구과학·천문우주
Q. 뉴스에서 본 정지궤도는 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.정지궤도는 지구에서 보았을 때 마치 하늘에 가만히 떠있는 것처럼 보이는 위성의 궤도를 의미합니다.정지궤도의 위성은 적도를 기준으로 상공에 위치해야하며, 지구가 자전하는 방향으로 같은 각속도(시간당 회전하는 각도)를 가지고 회전해야합니다. 그렇게 되면 지구에서 볼 때 하늘 위에 둥실 떠있는 위성이 되는 것이죠. 매 시간 같은 각속도로 움직이니 하늘에 고정되어 보이게 됩니다.
전기·전자
Q. 상온 초전도체를 이용하면 양자컴퓨터도 획기적인 발전이 일어날까요?
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 뜹니다.또한, 자속(특정 면적을 통과하는 자기장)이 양자화되는 성질을 가지고 있으며, 초전도체와 초전도체 사이에서 전자쌍이 터널링하는 양자효과도 볼 수 있으며, 양자 효과인 위상 간섭이 일어나기도 하는 특징이 있습니다.이러한 특징 때문에 초전도체는 양자 컴퓨터의 기반이되는 큐빗(양자 중첩, 얽힘)을 구현하는데 유용하게 사용할 수 있습니다.
화학
Q. 생성된 태풍을 없애거나 규모를 줄일수 있는 인공적인 방법이 있을까요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.태풍을 조절할 수 있는 방법은 있지만, 그 방법으로인해 생태계가 파괴될 수 있으며, 인명피해도 발생할 수 있습니다. 또한 이를 막기 위한 자원이 많이 들고, 실제로 수행할 경우 앞서 언급한 부작용이 존재하기 때문에 실현은 어렵다고 봅니다. 인공적으로 바람을 불어 태풍을 소멸시키는 방법이 있습니다. 인공적으로 바람을 불기 위해서는 한반도보다 몇 배로 큰 바람 생성기가 필요한데, 이러한 것은 사실상 불가능이라 봐야합니다. 또한, 태풍의 눈에 폭탄을 투하해 태풍을 소멸시키는 방법도 있는데, 이러한 것도 생태계의 파괴, 환경 파괴로 이어질 수 있으니 좋지않죠. 태풍이 올 때 잘 대비하여 피해를 최소화하여 지나가게 하는게 현재로썬 가장 효율적인 방법이 되겠습니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구의 자전이 조금씩 느려지고 있다는데 그 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.지구의 자전이 느려지는 이유는 지구와 달이 조금씩 멀어지기 때문이며 이는 서로를 이끄는 만유인력(중력)에 의한 에너지를 조금씩 손실하기 때문이죠.여기서 만유인력에 대한 이해가 조금 필요합니다. 만유인력이란것은 질량을 가진 두 물체는 서로 끌어당기는 힘입니다. 지구도 질량체이고 달도 질량체 입니다. 두 질량체 사이에 만유인력이 작용해 서로를 끌어당기고 있죠. 그런데, 달이 지구로 떨어지지 않는 이유는 달이 지구 주위를 공전(회전운동, 각운동량을 가짐)을 하기 때문에 중력과 원심력이 평형을 이루고 있다고 생각하시면 됩니다. 그리고 이러한 관계 속에서는 전체적인 총 에너지와 각운동량(회전량)이 보존되는 물리적인 법칙이 있습니다.그런데, 지구는 자전하고 있으며, 지구에는 바다와 호수와 같은 물이 70%정도를 차지하고 있습니다. 이 때 달과 지구 사이의 관계에서 달이 공전하며 지구에 만유인력을 행사하는데, 바다와 호수와 같은 액체의 물질의 모양이 변화합니다. 이러한 변화는 지구 내에서 조수 간만의 차로 나타나며 수위의 변화, 파도 등으로 나타날 수 있습니다. 또한 지구 자전에 있어 마치 마찰력과 같은 영향을 미칩니다. 즉, 지구의 자전을 더디게 하죠. 그러면 지구와 달의 총 각운동량(회전량)은 일정한데, 지구의 자전이 더뎌지면서 달의 회전량이 증가하게 됩니다. 따라서 지구와 달 사이 만유인력과 달의 회전 운동으로 인한 원심력이 평형을 이루던게 깨지게 되는 것이죠. 달의 회전 운동량의 증가로 원심력이 커지면서 달이 조금씩 멀어지며 회전이 느려지고 있습니다.