안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 압축렌즈는 어떻게 만들어 지나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.렌즈를 물리적으로 압축하는 것이 아닌, 성격이 다른 물질이라는 것 압축렌즈는 어떻게 만들어지는 걸까요?우선 압축렌즈에 대해 알기전에 선행되어 알아두셔야할 상식이 있어요.바로 굴절률이라는 개념인데요. 빛이 서로 다른 매질을 통과하면 그 경계면을 기점으로 빛의 방향이 꺾여진다. 이것은 빛의 속력이 어떤 매질을 통과하느냐에 따라 달라지기 때문이다. 빛은 서로 다른 두 지점을 이동할 때 최단 시간에 도달하도록 경로를 정하는 성질이 있다.이 때 빛이 꺾어지는 정도를 상대적으로 나타낸 것이 굴절률이다. 굴절률은 일반적으로 빛의 파장에 따라서 달라진다. 굴절률에 대한 개념인데요. 이런 굴절률에 따라 당연히 물질마다 굴절되는 정도가 다르다고 할 수 있어요.지루하실까봐 쉽게 풀어서 말씀드리겠습니다. 압축렌즈는 렌즈를 압축하는 것이 아닌, 같은 플라스틱이여도 성격이 다른 물질이라고 할 수있어요.흔히 가장 많이 쓰시는 안경렌즈의 표라고 생각하시면 돼요. 몇번압축이라는 표현대신 이표의 상단에 1.56 / 1.60 / 1.67 / 1.74 라는 숫자 보이시나요? 이 수치에 따라 안경원에서는 각각 1번/2번/3번/4번 압축 이라는 표현을 써요. 이젠 아시겠나요? 이 숫자가 곧 굴절률을 뜻합니다. 굴절률이 높을수록 빛이 더 많이 꺾이니 굴절력이 높아져서 두께가 얇아지겠죠? 그런 원리입니다.바꿔 말하면 각각 다른 굴절률을 갖는 다른 물질이라고 생각하시면 편하세요. 그래서 이걸 편하게 표현하고싶어서 1번압축 2번압축 3번압축 4번압축 이라고 표현하는게 일상이 되었구요.
Q. 우주의 시간은 왜 더 느리게 가나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.시간은 절대적이 아니라 상대적이다. 빛의 속도에 아주 가까운 속도로 날아가는 우주비행사와 지구인은 동일한 표준시간을 공유하지 않는다. 아인슈타인은 뉴턴의 보편적 우주시계가 가짜라는 것을 알아챘다. 예를 들어, 시속 100km로 달리는 열차의 승객이 바로 옆에서 시속 200km로 추월하는 열차를 바라본다면 추월하는 열차의 속도는 시속 100km로 보일 것이다. 하지만 플랫폼에 서있던 승객이 바라본다면 추월하는 열차의 속도는 시속 200km로 보일 것이다. 시속 199km로 달리는 열차의 승객이 시속200km로 나란히 달리는 열차를 바라본다면 매우 느리게 움직이는 것처럼 보일 것이다.그렇다면 빛의 속도에 아주 가까운 속도로 날아가는 우주비행사에게 태양, 다른 별(항성)로부터 발사되어 우주선과 같은 방향으로 나아가는 빛(태양빛, 별빛)은 매우 느리게 보여야 정상일 것이다. 그렇지 않다.빛의 속도에 가깝게 날아가는 우주비행사에게도 빛(태양빛, 별빛)은 여전히 빛의 속도로 빠르게 지나가 버린다. (사실 이 부분을 잘 모르겠다.. 빛의 속도는 우주에서 유일한 보편 상수이다) 지구에서 빛의 속도 우주선을 바라본다고 가정해보자. 우주선의 시간(시계)은 지구보다 더 천천히 흐르는 것으로 보일 것이다. 또 우주선의 길이도 그 진행 방향으로 짧아진 것으로 보인다. 마찬가지로 우주선에서도 지구를 바라보면, 지구의 모든 물체가 수축하고 시간이 느려지는 것으로 보인다. 결국 지구 기준에서 빛의 속도 우주선의 시간은 매우 느려지므로, 예를 들어 지구에서 100년이 지나더라도 우주선에서는 1년도 지나지 않는 상황이 발생할 수 있는 것이다.우주비행사가 몇 달만에 지구로 돌아오면 이미 지구는 몇 십년이 지나버린 것이다. 이렇게 반문하는 사람도 있을 것이다.우주선에서 지구를 바라보면 시간이 매우 느려진다고 했잖아? 그럼 우주선의 시간이 빨리 가고 지구의 시간이 매우 느리게 가서, 우주비행사가 늙어죽고 지구는 계속 현재인 거 아닌가?애초 이 사건은 우주선이 빛의 속도에 가깝게 달리면서 시작되었다. 즉 지구 쪽에는 시간이 느리게 흐를 아무런 원인이 없다. 빛의 속도로 달리는 우주비행사의 입장에서 보았을 때 상대적으로 지구의 시간이 느리게 가는 것처럼 보인다는 것 뿐이지, 실제로 시간이 느리게 흐르는 것은 우주선이다. (시속 200km 열차 승객에게 플랫폼에 있는 사람들이 시속 200km로 멀어지는 것처럼 보이는 이유는,열차가 달리기 때문이지 플랫폼에 있는 사람들이 시속 200km로 뒷걸음질치기 때문이 아니다)
Q. 전기에서 암페어가 어떤역할을 하나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.1948년에 정한 암페어의 정의 중 '무한히 길고 무시할 수 있을 만큼 작은'이라는 표현은 애매할 뿐더러 실제로 구현하기 어렵다는 단점을 가지고 있었다. 또한 이 기준은 불안정하고 변할 가능성이 있어서 2018년에 열린 제26차 CGPM에서는 불변량인 기본전하를 사용하여 암페어를 재정의하였다. 이제 암페어는 기본전하 를 C 단위로 나타낼 때 1.602 176 634 x 10-19이 되도록 정의된다. 암페어의 이 정의로 기본전하의 값은 1.602 176 634 x 10-19 C로 고정되었다.한국표준과학연구원은 2015년 전자를 외부 마이크로파에 의해 한 개씩 주기적으로 발생시키는 장치인 단전자 펌프(single electron pump) 소자를 개발하였다. 전류의 양은 전자의 전하량과 발생 빈도의 곱으로 구할 수 있기 때문에 단전자 펌프로 암페어의 새로운 정의를 구현할 수 있다. 2015년의 연구에서는 전자를 퍼 나르는 역할을 하는 양자점(quantum dot) 퍼텐셜의 모양과 깊이를 조절하여, 0.1 nA의 전류 불확도를 2 ppm 수준까지 낮추는데 성공한 바 있다
Q. 오로라는 지구 내에서만 벌어지는 현상 인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.오로라는 우주에서 지구로 유입되는 하전 입자들이 고층대기의 기체들과 충돌하여 빛을 내는 현상이다. 지구 자기력선을 따라 대기로 낙하하는 하전 입자들(주로 전자)이 대기 중 원자 혹은 분자들과 충돌하면 이들이 들뜬 상태가 되는데, 이렇게 들뜬 기체들이 원래의 바닥 상태로 돌아가면서 빛을 방출하게 되는 것이다. 남반구와 북반구의 고위도 지방에서 주로 나타나며 각각 남극광 또는 북극광이라 부르기도 한다. 오로라는 고도 100km부터 320km사이에서 주로 발생하며 자극을 중심으로 약 20° 떨어진 위도 대에 주로 분포한다. 태양 활동이 활발할 때는 남쪽으로 치우쳐 오로라가 분포한다. 오로라는 지구뿐만 아니라 목성, 토성, 천왕성, 해왕성에서도 흔히 관측된다.무엇이 오로라를 발생시키는가?지구 자기력선을 따라 대기로 낙하하는 하전 입자들(주로 전자)이 대기 중 원자 혹은 분자들과 충돌하여 이들을 들뜨게 만든다. 이렇게 들뜬 기체들이 원래의 바닥 상태로 돌아가면서 빛을 방출하게 된다. 충분히 많은 충돌이 발생할 경우 우리 눈이 감지할 만한 다량의 빛을 방출하게 되며 이게 바로 오로라이다. 하지만 이 빛은 태양 빛에 비해 매우 약하기 때문에 육안으로는 주로 야간 시간에 관측 가능하다.
Q. 달팽이는 어떻게 암수 둘다 되나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.달팽이는 자웅동체라 성별이 없어요.보통 3~6개월에 교미공이 나오고 교미 후 약 2~4주 후 알을 낳아요. 새끼는 약 1~2주 후에 나오지만 요즘은 추워서 한 달 이상 걸리는 경우도 있습니다.지금 합사 중이시라면 바로 분리사육 추천드려요.알 낳으면 건강이 안좋아지기도 하고 수명이 줄어듭니다.2년간 정자를 저장하기 때문에 몇차례 계속 낳을꺼고그때마다 반드시 냉장고에서 알을 일주일 이상 얼려주세요.