안녕하세요.
김병철 전문가입니다.
Q. 무지개에 왜 흰색과 검은색은 없나요??
흰색, 검은색은 사실 색깔이 아닙니다.유채색, 무채색이라고 들어보신적이 있을까요?흰색, 검은색은 무채색에 속하는데 엄밀히 말하면 '색'이라는 단어의 정의에 포함되지 않습니다.물체의 색이라는 건 빛이 물체의 표면에서 대부분은 흡수되고 어떤 파장의 빛만 반사되어서 우리 눈에 들어오는 경우, 그 빛을 색으로 인식합니다.그런데 흰색의 경우 모든 파장의 빛을 반사하고, 검은색은 모든 파장의 빛을 흡수합니다.무지개의 경우, 빨주노초파남보 모든 색을 합하면 그게 흰색이 됩니다. 원래 모든 색이 합쳐져서 하얀 상태의 빛을 색깔별로 분리한게 무지개입니다. 반대로 검은색은 빛을 흡수해서, 빟이 없는 상태입니다. 그래서 무지개에는 흰색, 검은색이 없습니다.
Q. 하늘에서 내리는 눈의 무게는 어느 정도나 되나요?
안녕하세요. 김병철 과학전문가입니다.눈은 기본적으로 작은 얼음이라고 보시면 됩니다. 즉, 성분은 물이지요. 물의 경우 1 리터(10 cm × 10 cm × 10 cm)의 무게가 1 kg이고 1 ㎥의 무게는 1t(1000 kg)입니다. 다만 눈 덩어리는 공기를 포함하고 있어서 물보다는 가볍게 됩니다.일반적으로는 같은 부피의 30% 정도라고 보시면 됩니다. 폭설이 내려서 눈이 많이 쌓일 경우 1 m × 1 m × 1 m 에 해당하는 눈의 무게는 약 300 kg 이 될겁니다.
Q. 중력이 없으면 소리가 안나는 건가요??
안녕하세요. 김병철 과학전문가입니다.중력과 소리의 전달은 상관이 없습니다.소리가 전달되지 않는 상태는 공기가 없는 진공상태입니다. 소리는 공기를 통해 전달되니까요.다만, 지구 상에 있는 공기는 지구의 중력으로 인해 지구에게 잡혀서 지구와 우리들 인간들을 둘러싸고 있으니까, 지구의 중력이 사라진다면 지구 상의 공기도 전부 흩어져 버릴테고, 그러면 소리를 들을 수가 없게 되긴 할 겁니다.우주선 안의 경우, 공기가 흩어지지 않도록 밀폐된 상태이기 때문에 공기가 있으므로 라디오 같은 걸 틀면 들을 수 있습니다. 다만 라디오 소리가 아무리 커도, 우주선 밖의 우주에 떠 있는 사람에게는 들리지 않습니다.다만 공기가 없더라도 소리를 전달할 수 있는 상황이라면 이야기를 나눌 수 있습니다. 만화나 영화를 보면 우주공간에서 우주복을 입은 사람들이 가까이 다가가서 서로 헬멧을 닿게한다음에 이야기를 나누는 장면을 가끔 볼 수 있는데, 이 경우 공기가 없는 상태에서도 서로 이야기 소리를 들을 수 있습니다.
Q. 우주에서는왜 볼펜과연필을 사용 못하나요?
안녕하세요. 김병철 과학전문가입니다.볼펜은 안에 들어있는 볼펜심에 잉크를 채웁니다. 볼펜을 사용할 수록 잉크가 줄어들면 잉크가 내려오면서 계속 사용할 수 있는데, 무중력 상태에서는 잉크가 내려오지를 않기때문에 볼펜으로 글자를 쓸 수가 없습니다. 그에 비하면 연필의 경우는 무중력 상태에서도 필기가 가능합니다. 다만, 연필심의 성분인 흑연은 잉크와 달리 고체이고, 무중력 상태에서 연필을 사용하다가 부러질 경우 연필심의 흑연이 가루가 되어 공기중을 떠돌아 다니게 됩니다. 또한 연필을 깎을때도 나무 조각들이 발생합니다. 우주선 내부에서 이런 가루들이 공기중을 떠다니면 사고를 유발할 수도 있습니다.우주에서는 볼펜은 글자가 쓰여지지 않기 때문에 볼펜을 쓰는 건 필기 자체가 안되고, 연필을 쓰면 필기는 되지만 사고가 일어날 수 있기때문에 연필을 쓰는 건 규칙상 안됩니다.
Q. 지구의 표면에서 어느 정도 떨어져야 무중력 공간일까요?
안녕하세요. 김병철 과학전문가입니다.먼저 말씀드리고 싶은 것은, 지구 표면에서 아무리 멀리 떨어져도 중력이 사라지지는 않습니다. 지구와 물체 사이의 거리가 멀 수록 두 물체 사이의 중력은 약해지지만, 0이 되지는 않습니다. A라는 물체와 B라는 물체가 10 만큼 떨어져 있고, A와 B의 사이에 작용하는 중력을 10이라고 하겠습니다. 거리가 20으로 2배가 될 경우, 중력은 4분의 1인 2.5가 됩니다. 거리가 계속 멀어지면 중력은 계속 작아져서 소수점 이하가 되지만, 0은 되지 않습니다.따라서 지구에서 멀리 떨어져서 지구의 중력이 없어지는 무중력 구간이란 건 사실 존재하지 않습니다.그러면, 우주 비행사나 인공위성이 떨어지지 않고 계속 우주공간에 떠 있는 건 어떻게 가능한건가 설명드리겠습니다.달은 지구의 중력에 잡힌 상태로 지구를 돌고 있습니다. 즉, 달까지 가더라도 지구의 중력이 없어지지는 않지요. 그렇지만 우주비행사나 인공위성은 떠 있는 곳은 달보다는 훨씬 가깝지요.처음 들을 때는 다소 이해하기 어렵지만, 우주비행사나 인공위성은 계속 떨어지고 있는 상태입니다.잠깐 이야기가 바뀔 수도 있습니다만, 엘리베이터를 생각해주십시오. 높은 곳에서 짐을 들고 있는 상태로 엘리베이터를 타고 내려갈 때, 내려가기 시작할 때 순간적으로 짐이 가벼워질겁니다. 반대로 1층에 도착해서 엘리베이터가 멈출때는 순간적으로 짐이 무거워질겁니다. 놀이동산의 드롭타워나 바이킹을 탈때도 떨어지는 순간, 온 몸이 가벼워질겁니다. 무중력 상태라는 건 사실, 중력으로 인해 떨어지고 있는 상태입니다.우주 비행사나 인공위성은 계속 우주공간에 떠 있으면서 그 자리에 그대로 멈춰있는걸로 보입니다만, 사실은 지구를 돌고있습니다. 공을 던지거나 대포를 쏠 경우 언젠가는 떨어지지만, 던지는 힘이 강할 수록 멀리 갑니다. 그런데 엄청나게 강한 힘으로 대포를 쏴서 그냥 직선으로 계속 나간다면 지구는 둥글기때문에 그냥 우주로 날아가버릴수도 있습니다. 그보다는 조금 약한, 적당한 힘으로 대포를 쏜다면 포탄이 우주로 날아가지 않고 떨어지지만, 땅바닥에 떨어지지는 않고 지구를 계속해서 돌 수도 있습니다. 실제로는 공기 저항으로 인해 속도가 떨어지기 때문에 포탄은 언젠가 땅에 떨어지지만, 인공위성과 우주 비행사는 공기가 없는 곳에 있기때문에 공기 저항을 받지 않고, 속도를 떨어뜨리지 않은 채로 지구를 돌고 있는 상태(= 계속 떨어지는 상태)로 있습니다.