지구과학·천문우주
Q. 슈바르츠실트 블랙홀은 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.슈바르츠실트 계량으로부터 계산되는 회전하거나 대전되지 않는 블랙홀.슈바르츠실트 블랙홀은 독일의 천문학자 카를 슈바르츠실트(Karl Schwarzschild)가 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 장 방정식에서 유도해낸 슈바르츠실트 계량으로부터 나온 블랙홀 모델이다. 블랙홀 모델 중 가장 단순한 형태의 블랙홀이며, 이는 구면 대칭을 이루고 있으며 회전하거나 대전되지 않은 블랙홀이다. 즉 질량만 같다면 슈바르츠실트 블랙홀은 모두 물리적 성질이 같게 된다. 그러나 실제로 일반적인 블랙홀은 회전할 수도 있고 대전될 수도 있다. 여기에 회전을 하면서 전하를 띠지 않은 블랙홀은 커 블랙홀(Kerr Black Hole), 회전을 하지 않고 전하를 띠는 블랙홀은 라이스너-노르드스트룀 블랙홀(Reisner - Nordstrom black hole), 회전을 하면서 전하를 띠는 블랙홀은 커-뉴먼 블랙홀(Kerr–Newman Blackhole)이라 불린다.슈바르츠실트 블랙홀은 회전하지도 않고 전하도 띠지 않기 때문에 매우 단순한 구조를 갖고 있다. 구 대칭의 모습으로 중앙의 특이점을 향해 중력이 작용되는 모습을 보이며, 슈바르츠실트 반지름의 거리에 구형의 사건의 지평선(Event Horizon)을 갖고 있다. 멀리 떨어진 곳에서의 외부 중력장은 같은 질량을 가진 다른 천체의 중력장이 미치는 것과 동일한 영향을 끼친다. 이 해를 바탕으로 태양과 같은 질량을 가진 회전하지 않고 대전되지 않은 슈바르츠실트 블랙홀의 반지름을 유도해보면 약 3km가 되는 것으로 계산된다.
Q. 어떻게 사람은 개별적으로 다 맛있는 음식이 다를까요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.사람마다 느껴지는 맛의 차이가 댜릅니다. 단맛, 신맛, 짠맛, 매운맛 들이 정도와 맛에 따라 달라지고, 음식의 시각적인 부분도 다양하게 작용하며, 어릴때 먹던 음식의 종류와 맛에 따라서도 다르게 적용됩니다.
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Q. 지구의 대기에는 어떤 기체가 포함되어 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지구는 기체로 둘러싸여 있으며, 이 기체는 거의 같은 높이의 기층으로 되어 있어 대기권(大氣圈) 또는 기권(氣圈)이라고 한다. 대기권을 구성하고 있는 기체를 총괄하여 대기라고도 한다. 대기는 여러 가지 기체의 혼합물이다. 대기의 하층에서는 공기의 운동에 의하여 상하의 공기가 잘 혼합이 되므로 상당한 높이까지 조성비(組成比)가 일정하다. 지표 부근에서 수증기를 제외한 건조공기의 성분은 그 부피백분율로 따져서 약 78%가 질소 N2, 약 21%가 산소 O2, 0.93%가 아르곤, 0.035%가 이산화탄소, 그 나머지는 미량의 네온·헬륨·크립톤·제논·오존 등으로 되어 있다.
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Q. 하늘에서 눈이 내리는건 구름에 있던 수증기가 덜 얼어서 내리는건가요??
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.눈송이라고도 알려진 눈 결정은 지구 대기권 상공에서 시작되는 매혹적이고 복잡한 과정을 통해 형성됩니다. 눈 결정의 형성에는 수증기가 얼음 결정으로 얼어붙는 과정이 포함되며, 이 과정은 몇 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다:1. 얼음 핵의 형성이 과정은 일반적으로 대기 중에 얼음 핵 또는 구름 응결 핵으로 알려진 작은 입자나 먼지가 존재하면서 시작됩니다. 이러한 입자는 얼음 결정이 형성될 수 있는 기초 역할을 합니다. 극도로 깨끗한 공기에서는 얼음 핵이 부족하여 눈송이가 성장을 시작하기가 더 어려울 수 있습니다.2. 과포화눈 결정을 형성하려면 공기가 수증기로 과포화 상태여야 합니다. 과포화는 공기가 현재 온도와 압력에서 일반적으로 유지할 수 있는 것보다 더 많은 수증기를 포함할 때 발생합니다. 이 과도한 수증기는 얼음 결정 형성에 필요한 원료를 제공합니다.3. 응결과포화 공기 중의 수증기 분자가 얼음 핵의 표면에 응축되기 시작합니다. 이 응결은 수증기 분자가 차가운 핵과 접촉할 때 에너지를 잃고 속도가 느려져 서로 달라붙기 때문에 발생합니다. 4. 초기 결정 형성수증기 분자가 얼음 핵에 계속 달라붙으면서 육각형 격자 구조로 정렬되기 시작합니다. 이것이 얼음 결정의 초기 형성입니다. 육각형 구조는 얼음 격자에서 물 분자의 독특한 배열의 결과입니다.5. 성장얼음 결정이 형성되기 시작하면 수증기 분자가 표면에 계속 달라붙으면서 계속 성장합니다. 눈송이의 정확한 모양과 크기는 온도, 습도 및 기타 대기 조건의 조합에 따라 달라집니다. 온도는 눈송이의 가지와 대칭을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.