안녕하세요 원형석 전문가입니다. 최선을 다해 답변드리니
Q. 봄철만 되면 황사먼지가 심한데 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.가. 3월과 4월은 건조기이기 때문에 황사 발생량이 많아진다. 나. 봄철에 중국과 몽고의 사막지대, 황하중류의 황토지역에 저기압이 통과할 때 다량의 누런 먼지가 한랭전선 후면에서 부는 강한 바람이나 지형에 의해 만들어진 난류로① 상층으로 불려 올라가 공중에 부유하거나,② 이 먼지가 장거리 수송 도중 지표에 서서히 낙하하는 먼지 또는 현상이 주로 발생한다 우리 나라에 황사현상이 건조기인 봄철, 특히 4월에 발생 한다 이하...이상...퍼옴 황사의 발생조건황사가 발생하기 위해서는 먼지를 부양시킬 수 있는 상승류가 있어야 하고, 황사 발원지의 강수량이 적고, 증발이 잘 되며, 풍속이 강해야 하는 등의 기후적 특성이 충족되어야 한다. 또한, 봄철 해빙기에 토양이 잘 부서져 부유하기 적당한 20μm 이하 크기의 먼지가 다량으로 배출되도록 지표면에 식물이 거의 없어야 한다.중국은 유라시아 대륙의 중부에 있어 서고 동저의 지형 특성을 가지며, 다양한 기후가 존재한다. 자연 지리면에서 동부 계절풍 지역, 서부 건조 지역과 한랭 지역의 발원지로 불려지고 있다. 중국의 서북 건조 지역은 유라시아 대륙의 중심부이다. 따라서, 해양과 멀리 떨어져 있어 건조하며 강수량은 적다. 이러한 고온 건조한 기후적 특성으로 인해 화북 이북 지역의 토양이 상당히 건조하여 이 지역에서 황사 발생이 가능한 상태가 된다.앞에서 황사가 발생하기 위한 조건으로 고온 건조한 기후를 들었었는데, 황토먼지가 생겼다고 무조건 황사현상이 발생하는 것은 아니다. 우선 토양이 메마르면서 먼지가 많이 발생해야 하고 동시에, 발생한 먼지가 공기 중으로 올라갈 수 있도록 땅 표면과 공기사이에 온도차이가 나서 대기가 불안정해야 한다. 즉, 강한 햇빛이 비추어야 한다. 또한, 이 먼지를 이동시킬 수 있는 강한 바람이 있어야 한다.강풍이 불면 모래알은 움직이거나 구르다가 조금씩 도약한다. 햇빛이 지표면을 강하게 가열한 상태이면 대류가 생겨 모래알이 부력을 받아 공중에 떠오르게 된다. 이때 상공에 강한 바람이 불면 부유된 모래 먼지가 우리 나라 쪽으로 멀리 날아올 수 있게 된다. 이처럼 강풍이 불게 되는 때는 주로 강한 상승기류(저기압)가 황토지대를 통과할 때이다. 저기압이 통과할 때 한랭전선 후면에서는 차가운 공기가 지표의 복사열로 따뜻해진 공기를 상승시키게 되므로, 강한 상승류가 생기게 된다.실제로, 우리 나라에서 황사 현상은 지상의 강한 한랭전선을 동반한 저기압 통과 후에 나타났다.그런데, 황사 현상은 어째서 봄에 주로 발생하게 되는가?이는 얼어 붙어있던 흙이 녹아 황사가 발생하기에 최적 조건을 제공하기 때문이다. 건축 공사장에서는 쌓아둔 모래가 흩어지지 않도록 물을 뿌리거나 그물망으로 덮어놓기도 한다. 바싹 마른 모래나 흙이 있는 곳에 강풍이 불게 되면 모래 먼지가 바람에 날리면서 흙바람이 일기 때문이다. 마찬가지로 봄철에는 겨울 내내 얼어있던 건조한 토양이 녹으면서 잘 부서져 부유하기 쉬운 20㎛ 이하 크기의 모래 먼지가 많이 생긴다.여름에는 강수도 있고 가을까지도 땅에 식물이 뿌리를 내리고 있어 모래 먼지가 묶여 있지만, 겨울을 지나면서부터는 모래 먼지가 땅으로부터 자유로워지는 것이다. 또한 황사의 고향인 유라시아대륙의 중심부는 바다와 멀리 떨어져 있어 건조하며, 강수량이 적고 증발이 잘 되는 지역이다.이 지역에 1년 동안 내리는 강수량은 보통 4백㎜ 이하이며, 강수량의 변화도 심한 편이다(우리 나라의 연 강수량은 약 1천1백-1천7백㎜). 말하자면 원래부터 이 지역은 물과 식물이 부족해 항상 바람에 혼이 나고 있으며, 극단적인 더위와 추위로 고문당하는 메마른 지역이다. 이런 지역에서 모래바람은 늘 일어나고 있지만, 그 중에서도 멀리 떨어진 우리 나라에 영향을 줄 정도의 대규모 황사가 발생하는 시기는 주로 봄이라고 할 수 있다.
Q. 블랙홀이랑 블랙홀이 만나면 어떻게 되나요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.블랙홀이 서로 만나면 어떻게 될까? 은하와 은하의 만남, 블랙홀과 블랙홀의 만남은 우주 전체에 영향을 끼치는 대 사건이라고 할 수 있다. 고 중력 물질이 수많은 별을 거느리는 은하, 고 중력 물질이 모든 것을 빨아들이는 블랙홀은 크게 보면 초 고중력의 물질이 이루어낸다는 점에서 거의 같다고 볼 수 있습니다. 그렇다면 블랙홀끼리 만난다면 어떻게 될까요? 일단 확인된바가 없으므로 이론만으로 설명을 하겠습니다. 블랙홀끼리 만나면 일단 서로 중력싸움을 합니다. 일종의 힘겨루기죠. 만약 두 블랙홀의 중력이 다르다면 강한 쪽으로 약한 쪽이 끌려가 강한쪽이 약한쪽을 먹게 됩니다. 그리고 같은 블랙홀이라면 서로 팽팽한 대결을 펼치겠지요. 여기서 중요한것이 회전방향인데요. 두 블랙홀의 회전 방향에 따라 힘겨루기의 결과가 바뀌게 됩니다. 이것은 두 블랙홀의 중력이 다르든 같은 상관이 없습니다. 한쪽은 시계방향, 한쪽은 시계 반대방향 이라면 두 블랙홀은 서로 맞물려 돌아가게 됩니다. 톱니바퀴 2개를 연결해 놓고 한쪽은 시계방향, 한쪽은 시계 반대방향으로 돌려 보시면 잘 맞물려 돌아가는 것을 보실 수 있으실 것입니다. 블랙홀의 외각이 서로 딱 맞아 좀처럼 두 블랙홀이 합쳐질 기회를 보지 못합니다. 그리고서는 한쪽의 힘이 더 강해지는 순간 한쪽이 파괴되면서 흡수되어 버립니다. 큰 톱니바퀴를 빠르게 돌리면 작은쪽은 더욱 더 빨리 돌아야 하므로 작은쪽이 먼저 고장나는 것과 같은 이치입니다. 그렇게 되면 큰 블랙홀은 멀쩡하고 작은 블랙홀만 사라지며 작은 블랙홀을 흡수하면서 큰 블랙홀이 커지게 됩니다. 작은 블랙홀만큼 커진다고 생각하시면 됩니다. 정확하게는 큰 블랙홀도 약간의 피해가 있기 때문에 그만큼을 빼줘야 합니다. 그렇다면 서로 같은 방향이라면? 톱니바퀴를 같은 방향으로 회전시키는 두 톱니바퀴는 돌아가려고 하지 않습니다. 그러다가 작은 쪽이 부숴지면서 큰 톱니바퀴가 돌아가게 됩니다. 블랙홀도 마찬가지 입니다. 서로 빨아들이려는 방향이 다르기 때문에 물체를 놓고 경쟁을 합니다. 그러다가 중력이 작은 쪽 블랙홀이 힘이 딸려서 포기하고 작은 블랙홀까지 큰 블랙홀이 먹어 버립니다. 큰 블랙홀은 싸움에서 이겨 물체를 먹고 커졌고 작은 블랙홀은 못먹어 줄어들었으니 말이죠. 하지만 이 과정에서는 큰 블랙홀도 피해가 만만치 않습니다. 작은 블랙홀과 겨루기를 계속 해나가다가 작은 블랙홀을 먹게 되기 때문에 작은 블랙홀 만큼 큰 블랙홀이 줄어들게 됩니다. 역시 위에서처럼 더 빼주어야 하는 부분도 있고 먹은 만큼 더해줘야 하는 부분도 있습니다. 그렇듯 블랙홀 2개가 만나면 회전 방향에 따라 결과가 바뀝니다. 그렇다면 두 블랙홀의 힘이 같다면 어떻게 될까요? 어떻든 간에 둘다 사라지게 됩니다. 방향이 같다고 가정해 봅시다. 블랙홀끼리 서로 돌아가며 서로를 흡수합니다. 합쳐지는 순간 중심의 핵이 서로 방향이 달라 핵끼리 충돌을 일으킵니다. 시계방향으로 돌려는 에너지와 반대 방향으로 돌려는 에너지의 합력이 0이 되기 때문에 블랙홀의 회전이 멈추고 회전이 멈춘 블랙홀은 소멸하게 됩니다. 회전 방향이 다른 톱니바퀴가 맞물려 있을때는 잘 돌지만 둘을 겹쳐 놓으면 어느쪽으로도 돌지 않는 것과 같은 이치입니다. 두 블랙홀은 처음에는 자신의 속도를 유지하다가 서로 가까워 지면 질수록 느려져 둘이 합쳐지는 순간 회전이 0이 되어 사라집니다. 역시나 정확하게 말하면 블랙홀을 유지 할 수 없을 정도로 느려지는 순간 사라지기 때문에 합쳐지기 얼마 전에 사라지게 됩니다.천천히 느려지면서 조용히 사라지게 되죠. 그렇다면 방향이 다르면 어떻게 될까요? 두 블랙홀이 힘겨루기를 하는 과정에서 서로 팽팽하다 보니 역시 회전을 못하게 됩니다. 서로 방향이 같은 톱니바퀴를 맞물려 놓고 같은 힘으로 돌리면 절대 돌아가지 않는 것과 마찬가지 입니다. 그러다가 블랙홀의 에너지가 0이 되는 순간 블랙홀이 자신을 유지하지 못하고 소멸하게 됩니다. 블랙홀도 물체를 흡수하기 위해 중력이라는 에너지를 소비하기 때문이죠. 합쳐지기도 전에 서로 닿는 순간 엄청난 충격파를 발산하며 사라지게 됩니다. 톱니바퀴 2개가 서로 계속 자신의 방향으로 움직이려 하다가 결국은 둘다 부숴지는 것과 같은 이치입니다. 에너지가 0이 되는 순간 서로 소멸하기 때문에 충격파는 발생되지 않아야 하지만 실제론 에너지가 0이 되기 전에 블랙홀이 자신을 유지하지 못하고 소멸하게 되므로 남은 에너지만큼의 충격파가 우주에 퍼지는 것입니다. 물론 블랙홀은 기본적으로 태양의 4배 이상의 에너지가 있어야 하므로 태양계 전체가 폭발하는 순간만큼의 충격파를 발생하게 되겠죠. 결국 모든 조건이 동일한 블랙홀 2개가 만난다면 어떠한 상황에서는 두 블랙홀이 모두 소멸하게 됩니다.
Q. 문어는 지능이 엄청 높다는데 그럼 오징어의 지능은?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.오징어 지능이 낮나요 높나요높은 편입니다.오징어 뇌 스캔 결과는 다소 놀라운 사실을 보여줬다. 다색 형광물질로 염색된 샘플의 신경 경로를 추적하여 기존에 알려진 282개의 주요 연결 경로에서 99% 이상을 확인할 수 있었다. 또한, 실험 과정에서 145개의 새로운 신경 연결 경로를 발견했는데, 그중 60%는 시각적 처리 및 동작과 관련된 것이었다.이러한 결과에 대해 청 박사는 “오징어의 많은 신경 회로가 위장술과 영상 정보 통신을 전담하는 것으로 볼 수 있다”라면서 “그 덕분에 포식자를 피하면서 은밀하게 사냥할 수 있고, 역동적인 색상 변화로 종족 간에 의사소통이 가능하다”라고 밝혔다.연구팀은 문어와 오징어를 비롯한 일부 두족류의 뉴런 숫자는 약 5억 개 정도로, 이는 5억 3000만 개를 가진 개들과 거의 유사한 수준이라고 언급했다.
Q. 건물에 설치된 화재진압용 스프링쿨러는 어떤 원리로 작동하는 것인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.과학적 원리라기보다 그냥 동작원리입니다스프링클러의 종류는 크게 4가지가 있습니다알람밸브 - 1차 2차까지 물이 차있고 스프링클러헤드 감열부가 녹으면 동작합니다프리액션밸브 - 1차에 물이 차있고 2차는 비어있습니다(동파방지) A B감지기 2개가 동시에 동작하면 물이 넘어가면서 동작합니다드라이밸브 - 1차에 물 2차에 공기가 차있습니다 헤드 감열부가 녹으면 동작합니다일제살수밸브 - 프리액션밸브랑 똑같은데 헤드가 폐쇄형이 아니라 개방형입니다
Q. 달걀의 경우 쌍알은 어떻게 생기게 됩니까?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.달걀 껍데기를 깨뜨렸을 때 노른자가 2개이면 달걀 하나를 공짜로 더 얻은 것 같아 기분이 좋아지지요.또한 노른자가 2개 들어 있는 달걀을 부화시키면 거기서 쌍둥이 병아리가 태어나지 않을까 하는 궁금증도 생깁니다. 쌍알에서는 병아리 두 마리가 나올 것 같지만, 결코 쌍둥이 병아리가 태어나지는 않는다고 합니다. 병아리가 되는 것은‘배자(노른자 위에 하얗게 덮여 있는 것)’이지, 노른자가 아니기 때문이지요.. 노른자는 단백질이나 지방 등 양분이 많이 모여 있는 부분으로, 배자가 자라는 데 필요한 양분을 대어줍니다. 만약 쌍둥이 병아리가 생긴다고 해도, 어미닭이 달걀을 품는 20여 일간 껍데기 속 좁은 공간에서 두 마리가 함께 자라야 하기 때문에 산소 부족으로 모두 죽어 버리고 말기 때문입니다.자연계에서는 쌍둥이가 태어나는 일이 거의 없다고 합니다. 쌍둥이는 아무래도 허약해서 쉽게 죽어 자연히 도태되기 때문입니다. 닭과 같은 조류뿐만 아니라 양서류와 곤충류에서도 쌍둥이가 태어났다는 기록은 아직까지 없습니다. 사람의 경우는 자연 도태되지 않고 보호되므로 살아 남을 수 있는 것입니다.