안녕하세요 김두환 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 오로라 현상은 어떤 원리로 발생하는 현상인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.오로라는 우주에서 날아오는 우주선(하전입자)이 대기의 기체와 부딪혀 생겨나는 현상입니다.하전입자는 전하를 띠는 입자들을 의미합니다. 보통 우주선이라고도 합니다. 우주에서 날아오는 입자인 우주선이 행성으로 들어오는데 이때 전하를 띠고 있으면 행성 자기장에 의해 나선 운동을 합니다. 우주선은 나선 운동을 하며 극지방으로 이동합니다. 그리고 자기장이 강한 고위도에서 나선 운동이 강하게 일어나죠. 나선운동을 하며 대기에 있는 기체와 부딪히며 빛을 발하는데 이를 오로라라고 부르죠.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, 빛의 색도 달라지며 오로라의 색을 결정하는 요소라고 볼 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 금성의 자전 방향이 다른 행성과 다른 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.이는 초기 우주에서 태양의 생성 과정, 태양계의 생성과정을 조금 이해하시면 해결됩니다.초기 우주에 가스와 먼지, 입자들이 운동을 하고 있었을 것이며, 중력에 의해 집단을 형성해가며 은하계, 태양계, 태양과 같은 별이나 행성이 만들어졌습니다. 이 과정에서 질량을 가진 두 물체에 대해 운동을 하고 있을 경우 원, 타원 궤도 운동이 가능합니다. 물론 쌍곡선 포물선과 같은 운동도 가능합니다. 여기서는 은하계의 형성과정에 초점을 두며 은하 중심의 거대한 중력을 가진 블랙홀, 거대한 별을 중심으로 은하계의 행성, 별, 위성, 물질들이 궤도 운동을 하고 있다고 생각할 수 있습니다. 이 때 궤도 운동을 시작할 당시 가스, 먼지의 각운동량(회전)이 정해졌을 것입니다. 각운동량은 천체 운동에서 보존되는 물리량 중 하나입니다. 이 각운동량(회전)의 방향이 반시계 방향이었다면 대부분의 은하계 내 물질들이 반시계방향으로 공전과 자전을 하는것이죠. 만약 초기의 각운동량이 모든 물질이 제각각이었다면 시계방향, 반시계 방향으로 회전하는 행성이 여럿 있었을 것이며, 초기 각운동량의 방향이 시계방향이었다면 대부분의 행성이 시계방향으로 회전하고 있었을 것입니다. 이처럼 금성의 경우는 초기에 형성될 때 지구나 다른 행성과는 반대로 회전하는 질량체에 우주의 가스나 먼지가 달라붙어 형성되었기 때문에 자전 방향이 다른 것이라고 이해할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 전자파 많이 노출되면 딸 놓는다는 얘기가 맞나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.네, 유언비어입니다. 전자파에 노출된다고해서 아이의 성을 판별하는 염색체가 달라지거나 하진 않습니다. 전자파는 성이 판별되기 보다는 오히려 악영향을 미칠 수 있습니다.
화학
Q. 절대영도 273도와 영상 273도의 물을 같은 질량으로 섞으면 순식간에 0도가 되나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.만약, -273도물과 +273도의 물이 같은 양이 만난다면 처음에는 급격한 온도를 보여주다가 서서히 0도에 가까워질 것입니다.영하 273도가 되면 보통 얼음이 됩니다. 하지만, 또한, 물은 100도가 넘으면 끓어 기체가 되지만 고압 액체의 경우 100도 이상이 되어도 기체가 되지않을 수 있죠.이 두 물질의 질량이 같을 경우 영하 273도의 얼음과 영상 273도의 물이 만나면 서서히 열 평형을 이룹니다. 이 때 얼음의 경우 비열이 0.5kcal/kg℃ 이며, 물의 경우 비열이 1kcal/kg℃입니다. 즉, 같은 질량이라 하더라도 비열이 다르기 때문에 열 평형점이 달라지죠. 물과 얼음의 경우 0도보다 큰 지점에서 평형을 이룰 수 있습니다. 또한, 얼음의 경우 녹으면서 잠열을 흡수하여 상태가 변화하기 때문에 이도 고려해주어야합니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구과학 용어 중에 겉보기등급이 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.별에는 절대등급과 겉보기 등급이 있습니다. 절대등급은 별의 실제 밝기이며, 겉보기 등급은 지구에서 볼 때 밝기 등급입니다. 만약 지구에서 별을 보았는데, 실제보다 밝다면 가까이 있는것이고, 실제보다 어둡다면 멀리 있는 것입니다. 그리고, 별의 절대등급은 관측을 통해 알 수 있으며, 겉보기 등급 또한 관측을 통해 알아낼 수 있습니다. 빛의 밝기가 거리의 제곱에 반비례하여 줄어드는 원리를 이용하면 별까지 거리를 찾아낼 수도 있죠.