안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 화성의 일몰은 왜 파란색인지 궁금합니다
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.왜 화성의 하늘의 색은 지구와 반대로 낮에 붉고 황혼에는 푸르게 되는 것일까? 빛의 산란이라는 물리 현상이 화성에서는 통용되지 않는 것일까?첫 번째 이유는 화성과 지구 두 별의 대기 성분 차이다.화성의 대기는 지구에 비해 입자가 작은 공기 분자가 극히 적고 입자가 큰 먼지(적갈색의 모래알)가 매우 많아지고 있다. 화성에도 한때는 공기 분자가 많이 존재했다고 추정되지만 화성의 중력이 약한 탓으로 대부분이 우주 공간으로 달아나 버려 대기압은 지구의 약 135분의 1이 돼 있다. 지구의 대기압은 평균 1013 hPa인 반면 화성의 대기압은 7.5 hPa이다.하지만 공기가 전혀 없는 달 등과는 달리, 바람도 불고 폭풍도 일어나기 때문에, 낮은 중력도 섞여, 대량의 먼지가 하늘에 날아오르고 있는 것이다. 이 때문에 화성에서 태양의 빛과 주로 상호작용하는 것은 입자가 작은 공기 분자가 아니고, 입자가 큰 먼지가 된다.한편, 빛은 자신의 파장과 가까운 크기의 입자에 대해 가장 산란하기 쉬워지는 성질이 있다. 이 특성으로 지구에 온 가시광선은 공기 분자에 가장 가까운 크기인 보라색과 청색이 가장 먼저 산란했다. 그러나 화성의 대기에서는 공기 분자는 보조이고 큰 모래 알갱이로 이루어지는 먼지가 주역이 된다. 이 때문에 화성에 온 가시광은 먼지에 부딪혀 붉은색의 산란을 일으켜 화성의 낮 하늘은 붉은색으로 물들게 된다.
Q. 차원의 의미가 궁금해요. 어떤 차이와 어떤 의미를 둘까요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.공간의 성질을 나타내는 수로, 보통의 경우에는 공간에서 독립적으로 움직일 수 있는 방향의 개수를 의미한다. 쉽게 생각하면 0차원은 점으로, 1차원은 선, 2차원은 면, 3차원은 입체로 간주할 수 있다.[1] 시각적으로 표현하면 직교좌표계에 몇 개의 좌표나 축이 필요한지로도 나타낼 수 있다.일반적으로 유클리드 공간을 비롯한 벡터 공간에서 차원은 그 공간의 기저(basis) 크기, 즉 원소의 개수를 말한다.[2] 어찌보면 벡터 공간 자체가 더 높은 차원의 공간을 추상적으로 생각하기 위해 만들어진 것이다. 6차원, 7차원 이런 공간도 단순히 좌표 6개, 7개의 순서쌍으로 나타나지는 공간일 뿐으로 생각할 수 있다. 물론 선형대수학을 어느 정도 공부해야 확실히 이해할 수 있는 내용이긴 하다.[3] 곡선과 곡면 등의 더욱 일반적 도형, 즉 다양체의 경우에는, 점 부분에서 움직일 수 있는 방향 또는 필요한 좌표의 개수로 생각할 수 있다. 구면이나 클라인의 병 등의 곡면이 3차원이나 4차원에 놓여 있다고 할지라도 2차원 도형으로 간주되는 이유이다.n차원 유클리드 공간에서 흔히 생각하는 다변수함수는 n-1변수함수이다.기하학적 공간의 차원이 하나 늘어날 때마다 많은 개념들이 생겨나며, 특정 차원에서만 정의되는 개념도 존재한다. 차원이 늘어날 때마다 개념도 많이 생기므로, 수학이나 물리학 문제 풀이에 도움이 되는 경우가 많다.
Q. 미세먼지와 초미세먼지를 구분하는 이유는?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.미세먼지"란 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상물질인 먼지 중 다음의 흡입성먼지를 말합니다미세먼지와 초미세먼지는 먼지 직경에 따라 구분합니다. 미세먼지는 1000분의 10mm보다 작은 먼지이며, 초미세먼지는 1000분의 2.5mm보다 작은 먼지로 머리카락 직경(약 60㎛)의 1/20 ~ 1/30 크기보다 입자가 작습니다. 초미세먼지의 경우, 미세먼지보다 더 넓은 표면적을 갖기 때문에 보다 많은 유해물질들이 흡착될 수 있고, 크기가 작아 혈관으로 침투해 다른 인체기관으로 이동할 가능성도 높아 일반적으로 미세먼지보다 건강에 해로운 것으로 알려져 있습니다.
Q. 남극 지하 빙하에 납이 함유되었다고 하는데요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.연구진은 2013~2021년 남극 동부의 빙하 5군데를 선정해 빙하 표면에서 100~150ｍ까지 드릴을 침투시킨 뒤 얼음 기둥을 여러 개 뽑아냈다. 그리고 얼음 기둥 아래에서 위쪽 방향으로 차례차례 어떤 성분이 함유돼 있는지 분석했다. 이러면 약 2000년 전부터 현재까지 남극 빙하에 차곡차곡 쌓인 물질이 무엇인지 알 수 있다.겉보기에는 청정 그 자체인 남극 빙하에서 연구진은 의외의 물질을 찾아냈다. 납이었다. 납은 1850년대 이후 본격화된 산업화 과정에서 환경에 다량 방출된 중금속이다. 중독되면 정신 이상이나 신체 마비 등이 생길 수 있다.그런데 이상하게도 산업화 한참 전인 1600년대 초에, 그것도 사람이 살지 않는 남극 땅에서 납 농도가 껑충 뛴 분석 결과가 나왔다. 납 검출량은 빙하 1g당 pg(피코그램, 10조분의 1g) 단위로 표기해야 할 만큼 미량이기는 했다. 하지만 서기 1~400년에 쌓인 남극 빙하의 연평균 납 농도와 비교하면 3배나 많은 수치가 확인됐다. 분명 특이한 변화였다.연구진은 남극에서 비교적 가까운 대륙인 남미를 납 근원지로 지목했다. 다수의 사람이 거주하던 남미에서 어떤 이유로 인해 다량의 납이 분진 등의 형태로 하늘로 방출되면서 대기권 상층 기류를 타고 남극 상공까지 날아왔고, 결국 눈과 함께 일부가 빙하에 내려앉았다고 추론했다.
Q. 우주가 과거에 감속팽창한 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.인플레이션 팽창 시기에, 양의질량과 음의질량의 속력차에 의해서, 반경 R인 구면 안에 남게 되는 양의 질량과 음의 질량의 밀도차가 점점 커지게 되고, 11장의 분석으로부터 음의 질량과 양의 질량의 밀도차가 크게 나는 경우 전체 중력 퍼텐셜이 음의 값으로 전환되기 에, 이시점에서 인플레이션은 자동 종료된다.감속팽창 시기양의 질량과 음의 질량의 밀도차가 임계범위(토탈 중력 퍼텐셜에너지가 0이 되는 지점)를 벗어나게 되는 경우, 토탈 중력퍼텐셜 에너 지가 -값으로 전환되게 된다.토탈 중력퍼텐셜 에너지가 -값으로 전환됨에 따라 가 속팽창 운동하던 양의질량은 r방향으로 인력적인 힘을 받기에 감속팽창을 하게 되고, 반면에 감속팽창 운동하 던 음의 질량은 r 방향으로 인력적인 힘을 받으나, 효과 는 척력적으로 나타나기에 가속팽창을 하게 된다.