안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 잠수함은 어떤 원리로 잠수하게 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.잠수함은 어떤 원리로 물 위에 떠 있기도 하고 바다 속으로 잠수할 수도 있는 것일까?부력이란?이것을 알기 위해서는 먼저 부력 1) 의 개념을 알아야 한다. 예를 들어 우리가 수영장에 있다고 생각해 보자. 일정한 크기의 밀폐봉지에 가벼운 모래가루를 채워서 물 속으로 넣어보자. 이 봉지는 바닥으로 가라앉을 수도 있고, 모래의 밀도에 따라 바닥으로 가라앉지도 않고 위쪽으로 떠오르지도 않으면서 수영장 중간 깊이쯤에 잠겨 있을 수 있다.잠수함도 부력을 조절하면서 잠수와 부상을 자유롭게 할 수 있게 된다. 잠수함은 배의 앞부분과 뒷부분에 있는 주부력 탱크에 바닷물을 채워서 잠수함의 중량을 조절하고 압축공기를 빼내거나 불어 넣으면서 부력을 조절하여 잠수와 부상을 한다.잠수함이 바다 속으로 잠수해야 하는 경우, 주부력 탱크에 바닷물을 많이 채워서 잠수함의 무게를 늘리면 잠수함이 바다 속에서 차지하는 부피에 해당하는 부력의 크기보다 바다 아래쪽으로 작용하는 중력이 더 커져서 잠수함은 가라앉게 된다.주부력 탱크 안의 물을 잠수함 밖으로 내보내면 잠수함의 무게가 줄어 부력이 중력보다 커지므로 잠수함이 바다 위쪽으로 떠오른다. 잠수함이 물 속에 잠겨 있다가 떠올라야 할 경우에는 주부력 탱크에 압축 공기를 불어넣어 탱크 안의 바닷물을 잠수함 밖으로 배수시킨다. 그러면 잠수함의 무게가 줄어들어 부력이 중력보다 커지게 되며 잠수함은 바다 위쪽으로 떠오르게 되는 것이다.이렇게 부력이 중력보다 커서 잠수함이 부상하는 상태가 되는 것을 ‘양성 부력’이라고 한다. 또한 중력이 부력보다 커서 잠수함이 가라앉게 되는 상태를 ‘음성 부력’이라 하고, 중력과 부력이 같은 상태를 중성부력이라고 한다.또한 바다의 해수 염분이 장소에 따라 조금씩 다르기 때문에 잠수함의 부력도 변하게 되는데, 잠수함이 염분이 높은 해수 쪽으로 이동할 때는 상대적으로 잠수함의 부력이 커져서 양성 부력이 되기 때문에 잠수함은 떠오르게 된다.
Q. 맑은 날에도 갑자기 하늘에서 우박이 내리는 것은 왜 그런가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.우박이 만들어지는 원리는 이렇습니다.날씨가 더워지면 지표면 온도가 높아집니다. 지표면에서 달궈진 뜨거운 공기는 가볍기 때문에 위로 올라가게 되고, 대기 중에 있던 찬공기와 뒤섞이면서 대기가 요동치게 됩니다. 이때 길쭉한 소나기 구름이 만들어지는데요. 소나기 구름 윗부분은 기온이 영하권이라 얼음 알갱이를 안고 있습니다.이 얼음 알갱이가 떨어지다 상승 기류를 만나 다시 떠오르고, 떨어졌다 올랐다를 반복하게 됩니다. 이 과정에서 다른 물방울이나 얼음 알갱이들이 계속 뒤엉켜 크기가 커지는데요. 크기를 키운 얼음알갱이는 무거워져 땅으로 떨어지게 되는데 이게 바로 우박이 되는 겁니다.여기에 지형도 우박을 만드는데 역할을 하는데요. 땅에 떨어지는 거리가 길면 중간중간에 따뜻한 공기를 만나 녹아서 비가 되지만, 강원 산지같이 지대가 높은 경우에는 떨어지는 시간이 상대적으로 짧아서 얼음알갱이가 녹지 않고 우박으로 쏟아지게 됩니다.이런 맑은 하늘 속 대기 불안정은 앞으로 곳곳에서 관측될 것으로 보입니다. 늦은 오후에는 강원 남부 산지와 경북 내륙에도 소나기가 내리는 곳이 있을 것으로 기상청은 내다봤습니다.
Q. 특수 상대성 이론과 상대성이론의 차이?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.아인슈타인(Albert Einstein)이 만든 이론으로 특수상대성이론과 일반상대성이론을 통틀어 상대성이론 또는 상대론이라고 한다. 상대성이론은 자연법칙이 관성계에 대해 불변하고, 시간과 공간이 관측자에 따라 상대적이라는 이론이다. 특수상대성이론은 좌표계의 변환을 등속운동이라는 특수한 상황에 한정하고 있으며, 일반상대성이론은 좌표계의 변환을 가속도 운동을 포함한 일반운동까지 일반화하여 설명한다.
Q. 지구에서 산소가 1초만 모두 사라진다면 어떤 현상이 일어날까요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지구의 산소가 1초동안 사라지고, 바로 다시 채워 진다면 큰 문제는 없습니다. 다만 다시 채워지는 시간이 꽤 걸린다면 문제가 될 수 있습니다.
Q. 행성이나 은하의 거리를 관측할때 거리는 어떻게 측정이 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.우주에서 어떻게 거리를 측정할 수 있을까?지구에서 거리를 잴때 우리는 문제에 대해서 크게 생각해본적이 없다. 하지만 우리가 지구에서 우주 행성간 거리를 재는데에는 어떤 일을 해야할까? 우리는 이 문제를 응용하여 해결 할 수 있다. 지구에서도 먼 거리를 잴때 사용하는 방법이 있다. 사람이 직접 잴 수 없는 거리를 잴때, 삼각측량을 이용하는데 같은 방법으로 별간 거리를 측정 할 수 있다. 1.삼각측량우주 삼각측량 토크 절단기의 예로는 당신 자신의 심도 지각이 있다. 매일 아침 나는 거울을 보며, 내 눈이 약간 사라졌다. 두 가지 다른 관점을 가진 세상을 보세요.그리고 이 두 번째 지점에서 우리는 물체가 얼마나 멀리 떨어져 있는지 볼 수 있습니다. 펜을 들고 얼굴 앞에 몇 센티미터 정도 올려서 무슨 말인지 보세요. 먼저 한쪽 눈을 보고 다른 쪽 눈을 감고 눈을 바꿔요. 펜이 방 안의 물체 위로 움직이는 것을 관찰한다. 펜을 들어 주세요. 연필을 잠시 움직여서 연주하면 연필을 멀리 가지고 있을수록 실수가 더 적다는 것을 알게 될 것이다. 당신의 두뇌는 당신의 이웃들이 얼마나 멀리 떨어져 있는지 확인하기 위해 자동으로 비교할 수 있다. 양쪽 팔은 고무로 만들어졌을 때, 연필이 눈에 떨어질수록 움직임이 느려진다. 왜냐하면 12미터 이상 떨어진 물체에서는 깊이를 알 수 없기 때문입니다. 블록 위의 물체의 움직임을 보려면 눈을 계속 떠야 한다. 예를들어 멀리 있는 나무까지의 거리가 있습니다. 그리고 기준이 될 수 있는 두개의 관측소를 설립합니다. 여기에 기준선을 세우고 각 기준선에서 나무방향을 관찰합니다. 관찰자의 시간대를 변경하여 원격인 객체의 외부 방향을 변경하는것을 시간차이라고 합니다.시간 차이는 또한 AC와 BC 사이의 선이 존재하는 각도이다.수학적으로 그것은 측정봉에서 빼는 각도이다. A와 B의 각도와 AB 기준선의 길이에 대한 지식을 통해 각 차원에 대한 ABC 삼각형이 가능하다(예: AC 또는 BC 거리)를 해결합니다. 스케일 다이어그램을 생성하거나 삼각형의 숫자를 계산하여 해결할 수 있다. 나무가 멀리 있으면 전체 삼각형이 길어지고 각도가 작아진다. 따라서 우리는 시간이 더 짧을수록 더 멀리 떨어져 나가는 일반적인 규칙을 가지고 있습니다.