안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 시간을 초월한 이동이 이론적으로 가능한건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.시간여행은 일반적인 시간의 흐름에서 벗어나 과거 혹은 미래로 가는 행위를 말한다. 다만 이것이 관측을 말하지는 않는다. 관측과 상호작용은 물리학에서 엄연히 다른 것으로 양자역학에 해당하는 미시적인 수준으로 내려가야 동일해진다.[1] 우리는 우주적 규모에서 과거의 사건을 얼마든지 관측하고 있다. 또한 미래로의 여행은 1초에 1초라는 속도로 일상적으로 일어나고 있으므로,[2] 이것을 배제하고 계와 그 외부의 시간 흐름에 차이가 생기는 경우에 한정한다.2. 가능성[편집]물리학에서, 미래로 가는 시간여행은 실제로 가능하다. 본인이 과거로 돌아가는 시간여행을 하는 경우는 몇몇 학자들의 가능성이 제기되고 있기는 하지만, 아직 대부분 현재 물리학에서 아직까지 입증되지 않은 조건들을 필요로 해서, '가능하다. 아니다'라고 말할 단계는 아니다.2.1. 미래로의 시간여행[편집]미래로 가는 것은 물리적으로 가능하다. 두 가지 방법이 있는데 첫 번째는 자신이 직접 빛의 속도와 가깝게 여행해서 상대성 이론에 따른 시간 지연을 일으키는 것이다. 두 번째는 블랙홀이나 중성자별 같은 강한 중력을 가진 천체 주변에서 일어나는 시공간 왜곡을 이용하는 방법이다. 인터스텔라를 떠올리면 이해하기 쉬운데, 강한 중력장 내에서 시간이 느리게 흐르는 것을 이용하여 블랙홀 주변에 있다가 다시 밖으로 빠져나왔을 때 자신의 시점에서는 몇 분 정도밖에 지나지 않았는데 이미 자신을 제외한 세계는 몇 십 년이 지나가 있는 식이다.구체적인 예를 들면 우주인 A가 탄 로켓이 빛의 속도에 가까우면 가까울수록 로켓 내에서의 시간은 느리게 간다. 하지만 로켓을 관찰하는 정지한 관찰자 B에게는 시간 지연 현상이 일어나지 않고 원래대로 시간이 흐른다. 만약 시간 지연에 따라 시간이 2배 만큼 느리게 흐른다는 것은 A의 시간이 1초 흘렀다고 가정했을 때 B의 시간은 2초 흐른 것이다. 즉 A는 1초 후의 미래로 이동했다. 다만 이것은 특수 상대성 이론에 따라 서로에게 그렇게 느껴지기 때문에 완전한 의미의 시간여행이 아니며,[3] 시간이 흐르는 방향을 바꿀 수는 없다. 즉 A는 B의 지연된 미래를 볼 뿐, 과거를 볼 수는 없다
지구과학·천문우주
Q. 준항성 천체는 무엇인지 설명 부탁드립니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.전파관측 초기 무렵 강한 전파원의 카탈로그가 만들어졌다. 그러한 것들의 스펙트럼 관측이 행해져서 후퇴속도가 광속의 몇%나 되는 항성상 천체와 일치하는 것이 몇 가지 발견되었다. 이 후퇴속도가 팽창우주에 의한 것이라 하면, 이러한 천체는 은하의 몇백 배나 되는 에너지를 방출하는 것이었다. 이러한 천체를 그 형상에서 준항성천체라 부른다.
생물·생명
Q. 바이러스는 어떻게 만들어지게 되는가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.바이러스는 라틴어로 독(poison)이란 뜻이다. 바이러스의 존재는 19세기 후반에나 알려지기 시작했는데, 그 이전에는 병을 일으키는 작은 미생물은 세균뿐이라고 생각하였다. 그러나 세균보다 작은 어떤 액체(fluid) 혹은 입자(particle)가 병을 일으킨다는 것을 발견하였을 때, 세균보다 작은 것은 독(poison)일 것이라 추측하였기 때문에 세균보다 작은 전염성 병원체를 virus(poison)라 명명하였다.최초로 바이러스의 존재를 제안한 사람은 담배모자이크 질병을 연구하던 Dmitry Ivanovsky였다. 담뱃잎을 갈아 식물조직 즙을 거르고 세균(bacteria), 진균(fungus) 및 기생충(parasite)를 모두 제거한 후 건강한 담뱃잎에 접종하여도 같은 질병을 일으킨다는 것을 발견하고, 극미생물(extremely minuscule infectious agent)에 의해 담배모자이크병이 발생한다고 학계에 보고하였다. 그 이후 네덜란드의 식물학자이자 미생물학자인 Martinus Beijerinck가 ‘virus’라는 용어를 처음 도입하였다.
지구과학·천문우주
Q. 북극에 있는 빙하가 다 녹는다면 해수면은 얼마나 상승하게 되는건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.빙하와 대륙성 빙덩이가 녹아 해수면이 0.61 ~ 1.10m 상승할 것으로 예상되고 있습니다. 이는 해안 도시들이 침수될 가능성이 높아지는 것이나 일본 열도가 가라앉을 정도로 상승할지는 정확하게 예측하기 어렵습니다. 그러나 해수면 상승에 따라 일본의 남쪽 지역에 위치한 도시들이 침수될 가능성이 높아지며, 그로 인한 사회경제적 영향은 크다고 예상됩니다. 해수면이 상승하면 일본 열도 모두가 잠기진 않습니다. 하지만 해안도시 대부분의 지역이 모두 잠길 것이라고 합니다.
화학
Q. 산소는 어떻게 만들어졌으며, 생물은 왜 산소를 필요로 하게 된 건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.산소는 원자 번호가 8로, 적색 거성의 내부에서 탄소의 핵이 헬륨의 핵인 알파 입자와 융합해서 만들어진 원소이다. 질량수가 16인 동위원소, 즉 16O이 대부분이고, 소량으로 존재하는 18O, 17O의 원자핵도 안정하다. 산소 원자의 8개 전자 중에서 2개는 주양자수가 1인 첫 번째 전자껍질에 들어가고, 나머지 6개는 주양자수가 2인 두 번째 전자껍질에 들어간다. 즉 산소의 원자가 전자(valence electron), 또는 최외각 전자 수는 6이다. 이 원자가 전자의 수가 산소의 원자가, 결합 에너지, 전기음성도, 산화력, R−O−O−R결합(peroxide bond)의 안정도 등 산소의 화학적 성질을 결정한다.
생물·생명
Q. 인간이 피라냐가 있는 강에 빠지면 어떻게 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.육식성으로 성질이 흉포하여 하천을 건너는 소나 양 등을 습격하고 무리를 지어 공격해서 뼈와 가죽만 남기고 살은 모두 먹어치운다. 1년이면 성숙하는데 암수의 구별이 어렵지만 암컷은 포란에 의해 배가 커지므로 구별된다. 3천∼4천 개의 알을 낳는다. 알은 공 모양으로 오렌지색이다. 수컷은 가슴지느러미로 물흐름을 일으켜 알에 산소를 공급하며 부화 후에도 잠시 보호한다. 관상용으로서 수온 24∼30℃의 수조에서 사육한다. 미꾸라지나 작은 물고기를 먹이로 준다. 남아메리카의 아마존강·오리노코강·파라나강 등에 분포한다.
생물·생명
Q. 바다색이 점점 녹색으로 바뀌는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.녹조(綠潮, 영어: water bloom)는 부영양화된 호수나 유속이 느린 하천이나 정체된 바다에서 부유성의 조류가 대량 증식하여 수면에 집적하여 물색을 현저하게 녹색으로 변화시키는 현상이다. 적조와 함께 조류 대증식(algal bloom)의 일종이다. 부영양화는 물에 탄소[출처 필요], 질소(N) 및 인(P)[1]과 같이 플랑크톤의 번식에 양분이 될 물질들이 많이 쌓여 일어난다. 이같은 물질들은 주로 공장폐수나 가정하수 등에 많이 들어있고 연못처럼 고여있는 물에서는 더 빠른 속도로 진행된다.
지구과학·천문우주
Q. 지구는 언제부터 생명체가 살았던거죠?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.가장 오래된 생명체의 화석은 호주 지역에서 발견되는 스트로마톨라이트 화석이다. 이 화석은 여러 층의 세균과 퇴적물로 구성된 쐐기 모양의 퇴적암을 형성하고 있다.방사성 동위원소로 암반의 연대를 측정하니 대략 35억 년 전에 형성된 퇴적암 층이었다. 따라서 최초의 생명체는 대략 40억 년 전쯤 시작되었을 것이라 추측한다.지구가 형성된 지 5억 년이 지난 시점이었다. 이후 원핵생물은 다양한 진화적 시도를 했을 것으로 짐작된다.어떤 생물체는 독립영양을 통해 스스로 에너지를 만드는 방법을 고안해냈을 것이다. 대략 27억 년 전쯤 광합성하는 능력을 가진 원핵생물, 남세균이 출현한 것이다.이들은 광합성을 통해 에너지를 얻을 뿐만 아니라 이 과정에 산소를 방출해냈는데, 이들의 수가 얼마나 빨리 증가했는지 20억 년경에는 산소대방출이라는 엄청난 지질학적 사건을 저지른다.이때의 암반층을 보면 붉은 줄무늬 암석층이 또렷이 나타난다. 산소에 의해 철이 산화된 산화철이 퇴적되며 형성된 것이다.
전기·전자
Q. 전자렌지 전자파가 음식에 영향이 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.자체적으로 열을 만들어내는방식이 아닌물 분자의 진동을 빠른 속도로습기 증발이 되도록 하는원리로 작용되기 때문에음식물이 건조되어 오래 돌렸을 경우딱딱해진 경험이 있으실 텐데요. 전기파의 일종인마이크로파를 활용하여따뜻하게 데워주는 것입니다.적외선에 비하면 작은 편이라인체에 직접적으로해로운 영향을 주지는 않는다고 하는데요.
지구과학·천문우주
Q. 구름의 생성 원리와 액체,기체중 구름은 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.물이 햇빛에 증발되어 생기는 수증기가 먼지 등의 물질[1]과 응결하여 미세한 물방울이 되어 떠있는 것. 안개와 사실상 성분은 같으며, 지표면과 닿아 있는 것을 안개, 지표면과 떨어져 있는 것을 구름이라고 한다. 때문에 산 중턱에 걸린 구름은 그 산에 올라가 있는 사람에게는 안개이다.구름의 생성은 크게 몇 가지 요인으로 나누어진다.대기의 불안정일광(태양광)의 지표면 가열로 인해 뜨거워진 공기가 상공의 찬 공기 쪽으로 상승한다. 대류에 의해 찬 공기는 반대로 뜨거운 공기 밑으로 내려가려 한다. 뜨거운 공기가 상승기류를 만들어내는 곳에는 국지성 저기압이 형성되면서 구름이 만들어지는 여건이 갖추어진다. 충분한 수증기를 갖추고 있다면, 유사 단열팽창[3]을 통해 기온이 낮아진 공기는 이슬점에 도달, 응결고도에서 수증기의 포화를 일으켜 구름을 형성한다. 흔히는 보통 뭉게구름을 만들고 끝이지만, 열대에서는 열대성 저기압의 원인이 된다. 한마디로, 공기 덩어리 상승.수증기의 유입대기가 불안정하다 해도 수증기가 없이 황량하고 건조한 날씨라면 구름은 쉽게 찾아보기 힘들다. 국지성 집중호우를 제외한 대부분의 폭우는 어딘가로부터 지속적으로 수증기를 공급받기 때문에 좀처럼 하늘이 개이지 않는 것으로, 열을 차단한 상태로 팽창하는 단열 팽창과 비슷한 개념.지형지물의 영향바람이 불어가는 쪽에 산맥 등이 장벽처럼 가로막고 있다면,[4] 흐르던 공기는 산맥 위로 강제상승한다. 이 과정에서 마찬가지로 응결고도에 도달하면 구름이 형성된다. 태백산맥이나 알프스 산맥 등 높은 산지에 항상 구름이 끼어 있는 모습인 것은 바로 이 때문. 영동 지방에는 이 때문에 늦겨울에 폭설이 자주 내린다. 이렇게 산맥을 만나 구름을 형성해 폭우와 폭설로 수증기를 빼앗긴 공기는 산맥을 넘어가 건조한 날씨를 만든다. 이를 푄 현상이라 한다. 실제로 영동지방과 영서지방의 강수량 차이는 이렇게 만들어진다. 만약 습윤한 계절풍이 이런 산맥을 만나면 헬게이트가 열린다.지역 간 기압의 차이일반적으로 저기압권에서는 날씨가 그리 좋지 못하다. 기압이 낮은 지역으로 모여든 공기는 상승기류를 형성하면서 응결고도에 도달, 구름을 만들어 낸다.성질이 다른 공기의 충돌온대저기압과 밀접한 관련이 있다. 만일 뜨거운 공기가 차가운 공기 쪽으로 진행하면, 차가운 공기의 위를 타고 부드럽게 흘러가며 온화한 비가 내리지만, 차가운 공기가 뜨거운 공기 쪽으로 진행하면, 뜨거운 공기의 아래쪽으로 빠르게 파고들기 때문에 천둥번개를 동반한 많은 비가 내린다.