안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
화학
Q. 정마와 태풍이 지나갔는데 비가 이렇게 많이 내리는 것은 어떤 원인인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.일반적으로 집중호우는 한 시간에 30mm 이상이나 하루에 80mm 이상의 비가 내릴 때, 또는 연강수량의 10%에 상당하는 비가 하루에 내리는 정도를 말한다. 호우는 적운계열의 대류계 발달시간에 따라 지속시간이 수십 분에서 수 시간 정도로 강수 구역이 보통 반경 10~20km 넓이의 지역에 집중적으로 내린다. 천둥과 번개를 동반하는 경우가 일반적이며 태풍과 장마전선 및 발달한 저기압과 수렴대 등에 동반되어 2~3일간 지속되기도 한다. 호우는 주로 강한 상승기류에 의해 형성되는 적란운에서 발생한다. 적란운의 크기는 보통 수평 방향으로 수 km에서 수십 km, 연직 방향으로는 대류권의 꼭대기 부분인 권계면(고도 10~15km)에 달한다. 발달한 적란운은 약 1,000~1,500만 톤의 수분을 포함하고 있고 구름이 한곳에 정체하여 계속 비가 내릴 때 집중호우가 된다. 이 구름은 수명이 1~2시간 정도밖에 되지 않으나, 주변의 기상조건에 따라 발생하고 소멸하는 과정이 수없이 반복되면서 며칠 동안 계속되는 때도 있다.강수 사례에서 강수량은 강수강도와 강수의 지속시간으로 결정되는데, 강수 강도를 결정하는 요소로는 강수를 만들어낼 수증기량과 대류계의 연직구조 및 강수물리이며, 강수의 지속시간은 전체 시스템의 상대적인 이동 방향과 대류계의 생성 벡터(새로운 대류세포의 형성 방향) 등에 의해서 결정된다. 이에 따라 집중호우를 유발하는 핵심적인 요소로는 아래와 같은 요소들을 들 수 있다.매우 높은 대기불안정도의 존재하층에서의 충분한 수증기 공급대류 강제력(하층수렴, 한랭건조기류, 상하층 역학커플링)에 의한 상승운동따뜻한 비(Warm rain) 강수물리과정(낮은 응결고도와 높은 빙결고도)
지구과학·천문우주
Q. 태양 탐사가 인류에게 미치는 영향이 뭘까요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.Parker Solar Probe는 태양의 외부 코로나를 조사하기 위해 계획된 NASA의 무인 탐사선이다.태양의 '표면' 즉 광구에 대해 8.5 태양 반경 (590만 킬로미터 또는 367만 마일) 내로 접근할 것이다. 이는 태양과 지구와의 거리가 약 1억 5천만 킬로미터이므로 태양과 지구의 거리를 100미터로 가정한다면 약 4미터의 거리까지 가까이 접근하는 것이다.또한, 3번째 태양 탐사선이다. 1974년과 1976년에 발사된 기존의 헬리오스 탐사선 2대의 후계 탐사선이라 할 수 있다.이 프로젝트는 2009 회계 연도에서 발표되었으며 Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory는 원래 2015년에 발사될 예정인 우주선을 설계하고 제작했었고, 프로젝트 비용으로 15억 달러가 소요되었다. 또한 발사 날짜가 2018년 8월 12일로 재조정되었으며, NASA 우주선이 현재 생존 중인 사람[6]의 이름을 따서 명명된 것은 이번이 처음이다.[7] 8월 12일에 쏘아올려졌고 같은 해 10월 3일에 처음으로 금성에 다다를 예정이다.주목할 사항으로는 2018년 5월 18일, 110만 명 이상의 사람들의 이름이 적힌 메모리 카드가 명판에 올려져 우주선의 고성능 안테나 아래에 설치되었다는 것이다. 메모리 카드의 수록될 주요 내용으로는 파커의 태양 관측 사진이며, 또한 태양 물리학의 중요한 측면을 예측하는 1958년 과학 논문 사본을 포함하고 있다.7차례에 이르는 스윙바이를 거쳐서 2025년 12월에는 시속 65만km(초속 192km)[8]에 도달하여 인간이 만든 가장 빠른 물체가 될 예정이다. 또한 스윙바이 최다기록이 된다.
지구과학·천문우주
Q. 허리케인이 일어나는 원인을 알고 싶습니다
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.허리케인(hurricane)은 북동태평양 및 중태평양, 북대서양에서 발생하는 열대성 저기압을 가리키는 명칭이다. 기상 현상으로서의 허리케인은 태풍과 같은 것으로, 저기압 가운데 최대 풍속이 64kn(노트)[1]이상인 것이 허리케인으로 정의된다.타이노어 우라칸(hurakán)[2]에서 파생한 단어이다. 사실 스페인인들이 처음 카리브해를 탐험할 때 허리케인을 만났는데 그 이름을 타이노인들에게 들은 것이다. 당연히 스페인어에서는 k를 안쓰므로 huracán 이라고 쓴것이고 huracán이 셰익스피어 등에 의해 전파되어 현재 hurricane으로 쓰는 것이다. 참고로 hurakán 은 마야문명 창조신화에 등장하는 바람, 폭풍우, 불의 날씨 신으로 인간을 창조한 3명의 신들 중 1명이며 후에 최초의 인간이 신들을 화나게 하여 허리케인을 하사했다고. 그 후 허리케인을 hurakán이라 부른 것이다. 정리하자면 마야 신화에서 hurakán이 허리케인을 하사했고 그 후 타이노인들이 허리케인을 hurakán이라 부르고 스페인인들에게 알려준 것이다. 그 후 영어에 들어와 hurricane이란 단어를 쓰는 것이다.
전기·전자
Q. 전자렌인지는 무슨 원리로 음식에 열을 가하나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.전통적인 조리는 용기를 가열해 전도나 대류를 통해 열이 전달되고,용기 안의 재료를 덥힌다. 오븐은 오븐 안의 공기를 뜨겁게 해 대류열로 내부의 음식물을 익히며 가스레인지는 가스열로 용기를 가열하고 용기 안의 음식물로 열이 전도되어 요리를 하는 것이다.그런데 전자레인지는 음식물을 뜨겁게 하는 데 마이크로파(micro wave)를 이용한다. 그래서 전자레인지를 영어로 ‘microwave oven’이라고 한다. 마이크로파는 주파수(진동수) 300MHz~300 GHz, 파장으로 보면 1mm~1m인 전자기파의 한 영역을 말한다. 전자기파의 영역은 진동수에 의해 임의로 구분되어지는데 진동수는 1초 동안 파동이 진동하는 횟수이다. 진동수의 단위는 Hz로 나타내며 1Hz는 1초에 파동이 1번 진동한 것을 나타낸다. 마이크로파에 의한 음식물의 가열 원리는 유전가열 (dielectric heating) 방식이라 불린다. 유리나 종이, 플라스틱과 같은 물질은 이 마이크로파에 의해 영향을 받지 않고 파를 통과시키지만 음식물 속 대부분을 이루는 물 분자나 그 외 지방, 당과 같은 분자에 흡수되어 음식물을 덥히는 작용을 한다.물 분자는 수소와 산소 원자로 이루어져 있는데, 수소 원자 쪽이 양전하를 띠고 있고 산소 원자 쪽이 음전하를 띠고 있는 극성분자이다. 음식물에 마이크로파를 쪼이면 이와 같은 극성 분자는 전자기파의 전기장이 양과 음으로 진동할 때 분자가 양과 음의 방향을 바꾸며 매우 빠르게 회전하여 전자기장을 따라 정렬한다.분자의 회전에 의해 분자들이 서로 밀고 당기거나 충돌하는데 이러한 운동에너지가 음식물의 온도를 높이게 된다. 전자레인지에서 만들어지는 전자기파의 진동수는 물 분자의 고유 진동수에 가까워 물 분자는 매우 강하게 진동한다.
지구과학·천문우주
Q. 지구가 자전공전 멈추면 태양에 빨려들어가나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.지구가 공전하지 않는다면 원심력이 사라지기 때문에 태양의 중력이 강해지면서 점점 태양으로 이동하게 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주의 끝을 현시점에 정의할 수 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.아직까지 우주의 끝을 정의할 수 없습니다. 다만 예상이나 상상을 하고 있다고 보시면 됩니다. 우주가 계속 팽창하고 있다고 예측하고 있고. 그 경계면은 무엇인지 아무도 모릅니다.
지구과학·천문우주
Q. 산을 오르거나 높은곳을가면 귀가 막히는느낌이 드는건왜그런가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.르네상스 시대 로마에 유스타키오라는 유명한 의사가 있었어요. 갑자기 왜 옛날 얘기를 하냐고요? 중세에는 해부학 연구를 금지하고 천한 일이라 생각했어요. 그런데 1300년대에 들어오면서 의사들은 이런 편견을 깨고 해부학을 연구하게 되었어요.유스타키오를 비롯해 베살리우스 같은 많은 의학자들이 해부학을 연구했고, 많은 연구 결과를 쏟아 놓았답니다. 지금 우리가 인체에 대한 많은 지식을 가지게 된 건 모두 이들 덕분이에요.가운데귀와 목구멍은 관으로 연결되어 있는데요, 이곳이 ‘유스타키오관’이라는 기관이에요. 이 구조를 발견한 사람이 바로 유스타키오지요. 그를 기리기 위해 유스타키오관이라고 부른답니다.유스타키오관의 가장 큰 역할은 고막 양쪽, 즉 바깥귀와 가운데귀의 압력을 맞춰주는 일이에요. 공기를 적당하게 넣었다 뺐다 하면서 압력을 조절하지요. 빠른 엘리베이터를 타고 고층 건물에 올라가 본 적이 있을 거예요.갑자기 귀가 멍해지지요? 높은 곳은 아래보다 공기가 부족해서 기압이 낮아요. 바깥쪽의 기압이 낮으면 바깥귀와 가운데귀의 압력이 서로 달라져 고막에 통증이 느껴지고 멍하게 되는 거죠.높은 산에 오를 때 귀가 멍한 것도 같은 이유랍니다. 침을 삼키거나 하품을 하면 일시적으로 유스타키오관이 열려서 기압을 맞춰 줍니다.감기에 걸려서 유스타키오관에 염증이라도 생기면, 유스타키오관이 막혀서 공기가 왔다 갔다 할 수 없기 때문에 귀가 멍한 증상이 계속되지요.
지구과학·천문우주
Q. 바다속에서도 소리가 전달이 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.밀도가 더 높은 액체가 기체보다 분자 사이의 간격이 좁기 때문에 충격파의 확산속도가 빠릅니다.그래서 기체보다 액체에서 소리가 더 빨리 이동합니다.그럼 바로 실전으로 적용해서, 바닷물(액체)과 공기(기체) 두 매질에서의 소리 전파 속도를 비교해봅시다.바다 속에서는 소리 전파 속도가 얼마나 빠를까요?바다 속에서는 공기보다 소리가 4배 더 빨리 전파됩니다
지구과학·천문우주
Q. 인공위성 왜 안떨어지고 지구를 돌수있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.대부분의 인공위성은 원심력을 가지고 있습니다. 왜냐하면 인공위성이 중력의 영향권을 완전히 벗어나 버리면, 더 이상 지구를 따라 공전을 할 수없으므로, 중력 영향권 안에 있어야만 합니다. 중력 영향권 안에 있다는 것은 언젠가는 지구로 떨어진다는 것을 의미 합니다. 지구로 떨어지지 않기 위해서는 중력 반대 방향으로 추진력을 주든가, 운동 속도를 증가시켜 원심력을 만들어 주어야만 할 것입니다.낮은 궤도에 있는 인공위성은 그만큼 중력의 영향을 더 받으므로, 계속 떠 있기 위해서는 추진력을 주든가 아니면 속도를 증가시켜 원심력을 만들어야 합니다. 반면 높은 고도의 위성은 중력의 영향을 덜 받으므로, 아주 적은 추진력 만으로도 떠 있을 수 있겠죠.결론적으로, 무게가 없는 풍선이 아무런 추진력 없이 지구와 함께 같이 공전하듯, 인공위성도 기본적으로는 무게를 무시할 만한 위치까지 가서, 아주 적은 원심력만을 이용하여 하늘에 떠 있는 것입니다. 그 원심력이 궤도를 유지하게 해 주기는 하지만, 기본적으로는 원심력 때문에 지구로 떨어지지 않는다는 말은 정확한 말이 아닙니다.
지구과학·천문우주
Q. 야구선수 눈밑에 검은것은 무엇일까요 ??
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.선수들이 눈 밑에 검정 테이프를 붙이는 날은 대부분 햇빛이 강해 눈부심이 심한 날이다. 검은색에는 빛을 흡수하는 성질이 있기 때문에 검정 테이프를 눈 밑에 붙여 직사광선이 눈 밑에서 반사돼 눈이 부시는 현상을 막기 위해서 붙이는 것이다. 빛은 물체에 부딪히면 반사되는 성질이 있다. 빛이 반사되는 현상은 크게 '정반사'와 '난반사'로 나뉘는데 정반사는 거울처럼 물체 표면이 매끄러울 때 입사된 빛이 모두 같은 방향으로 반사되면서 눈에 들어오는 빛의 양이 많아져 눈이 부시게 된다. 정반사가 발생할 경우 반사된 빛이 빛을 흡수한 방향과 일치하지 않으면 물체가 전혀 보이지 않는다.