Q. 모기가 사람의 피를 빨아먹는 과학적인 이유가 궁금합니다
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.고등 동물은 외부의 이물질이 체내로 들어올 때 이를 방어하는 면역 체계를 가지고 있다. 이 면역 체계는 혈액형 인자의 교류에서도 작용한다. 사람과 사람 사이에서 임신이나 수혈에 의해 서로 다른 혈액형 인자의 교류가 생겼을 때, 타인에게서 이입된 인자는 항원으로 작용한다. 그 결과 생체 내의 기존 항체와 반응하거나 새로운 항체가만들어져 혈액이 응고되어 혈관이 막히는 등의 문제가 발생한다. 따라서 혈액형의 인자가 동일한 것끼리만 상호 수혈이 가능한 것이다. 모기는 수컷은 이슬이나 꽃의 꿀또는 식물의 즙액을 빨아먹고, 암컷은 식물의 즙액과 사람이나 동물의 피를 빨아먹는다. 특히 산란기에는 흡혈을 해야만 알을 낳을 수 있다. 이 때 모기가 흡혈한 피는 위에서 소화 흡수된다. 모기는 실제로 혈액형 인자를 가리지 않고 흡혈을 하는데 그렇게해도 아무런 문제가 없다. 그 이유는 모기는 면역 체계를 가지고 있지 않기 때문이다.또 면역체계가 있다고 해도 모기가 흡혈한 혈액은 혈관으로 들어가지 않고 위에서 흡수되기 때문에 반응이 일어나지 않는다. 사람이 소나 돼지의 피를 음식물로 섭취해도면역 반응이 일어나지 않는 것과 같은 이치이다.◈ 무엇이 혈액을 응고시킬까?사람의 혈액량은 대략 체중의 8% 정도로, 성인의 경우 보통 4.5∼5L 정도의 혈액을 가지고 있다. 그런데 이중 출혈로 1/3 이상의 혈액을 잃게 되면 생명이 위험하다고 한다. 혈관이 절단되거나 손상되어 출혈이 일어날 경우 이것을 인체 스스로 막는 방법이몇 가지 있는데 가장 효과적인 방법은 혈액을 응고시켜 출혈을 멈추게 하는 것이다.혈액의 응고에 결정적인 역할을 하는 것이 혈소판이다. 인체에는 백혈구보다는 많고적혈구보다는 적은 수의 혈소판이 있는데 혈액 한 방울당 1500만개의 혈소판이 들어있다. 현미경으로 관찰한 혈소판의 모양은 둥글거나 타원형이다. 혈소판의 수명은 5∼8일이다.혈관의 절단, 손상 등으로 혈액이 새어 나오는 갑작스러운 위기 상황에 닥치면 혈소판들은 신속하게 구조에 나서고 그 과정에서 죽게 된다. 상처가 경미할 경우에는 혈소판마개가 상처를 메우지만 상처가 클 경우에는 혈소판들이 일련의 화학 반응들을 일으켜피브린이라는 섬유를 만들며, 이 섬유들이 적혈구들과 얽혀 혈병이라는 덩어리를 형성, 상처로 인해 생긴 구멍을 막는다.이러한 혈액 응고 과정의 시작은 혈소판이 가지고 있는 트톰보플라스틴이라는 효소에의해 일어나는 것으로 알려져 있다.
Q. 태양계에서 가장 처음 생겨난 행성은 뭔가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.지구의 나이는 모릅니다. 허나, 지구에서 가장 오래된 암석은 45억년이 되었고, 태양계 소행성 중에서 가장 오래된 소행성은 46억년.... 하지만 지구,소행성 보다 태양이 더 먼저 태어났겠죠. 어림잡아 46억살은 훨씬 넘었을 것입니다. 달의 나이는 지구와 같은 45억년, 수성,금성,화성은 지구보다 좀 더 늙었을 것이고 목성,토성,천왕성,해왕성은 순위를 매길 수 없습니다. 그래도 매긴다면 해왕성이 가장 젊을 듯. 근데 왜 지구형 행성에서 가장 큰 지구가 나이가 가장 적냐구요? 행성의 나이는 그 행성이 완성된 시기를 기준으로 말합니다. 태양계 처음 생성 당시, 거대한 가스구름 중심에서 중력이 생겨서 그 중력을 중심으로 그 가스들이 모였죠. 그게 점점 모아지면서 태양이 된겁니다. 그리고 나머지 구름들은 지들끼리 부딪히면서 하면서 행성이 되는데, 질량이 크다는 얘기는 구름을 많이 먹었다는 것이죠. 즉, 지구보다 구름을 적게 쳐먹은 수성 금성 화성은 지구보다 빨리 생성되었단 것이죠. 그런데 왜 천왕성보다 질량이 큰 해왕성이 나이가 더 젊냐구요? 지구 질량의 10배정도 되면 갑자기 엄청난 속도로 가스를 쳐먹는데, 이때 가스를 가장 빨리 쳐먹은건 목성, 그 다음이 토성이겠죠. 그래서 나머지가 해왕성과 천왕성이 겨우 먹은 것입니다. 그런데 해왕성과 천왕성은 얼추 비슷하게 쳐먹었을 것입니다. 그런데 천왕성이 지금 해왕성보다 질량이 낮으니까 천왕성은 질량이 낮은 채로 완성 되었고, 해왕성은 가스 더 많이 쳐먹었기 때문에 천왕성보다 더 완성이 늦어진 것입니다. 결국, 지구형 행성중 가장 젊은건 지구 목성형 행성중 가장 젊은건 해왕성 대충 행성들 나이는 45~50억살 이상.
Q. 지금 서울 출장차 열차를 타고 올라가는 중입니다
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.레일은 철도차량이나 노면전차 따위를 달리게 하기 위하여 땅 위에 까는 가늘고 긴 강철재이다. 철도의 선로를 의미한다. 주로 강철로 만들어진다. 레일은 일반적으로 工자 모양으로 되어 있는 것이 보통이다. 이 뜻에서 확장되어 철도 자체를 가리키는 용어로도 쓰이곤 한다. 두 레일의 간격이 얼마나 떨어져 있느냐에 따라 표준궤, 광궤, 협궤로 크게 나뉜다. 이외에도 레일 자체의 무게나 두께 등이 서로 다를 수 있다. 물론 특별한 이유가 없다면 국철이든 사철이든 최대한 표준궤에 국제 표준 규격의 레일을 부설한다.2000년대 이전까지는 레일이 대부분 25m 단위로 부설돼 있어 지금도 통행량이 많지 않은 산간지방으로 무궁화호를 타고 갈 때 들을 수 있는 특유의 '철컹철컹 '하는 소음이 바로 이 레일간의 이음매를 열차 바퀴가 통과할 때 나는 소리다. 이것을 jointed rail이라고 한다. 하지만 2010년대 들어 도시철도 등의 레일이나 고속철도의 레일은 장대레일이라고 해서 처음부터 길게 제작한 철로를 부설해 현장에서 용접하는 CWR(Continuous Welded Rail)을 사용한다. 소음이 효과적으로 줄긴 하지만 용접부가 오래되거나 하면 jointed rail만큼은 아니라도 소음이 발생한다.과거에 용접 기술이 부족해서 그랜 건 아니고 2000년대 이전에는 계절에 따른 레일의 열팽창을 고려해 이음매를 통해 그 열팽창을 보상할 목적이 있었다. 그 후 연구를 통해 그냥 통체로 긴 레일을 부설해도 레일을 고정하는 핀과 침목이 버텨준다면 레일의 열팽창이 일어나도 레일 자체가 응력을 바쳐준다는 사실을 발견한 이후 경제력이 되는 국가들은 차륜보호, 소음감소, 레일수명연장에 유리한 장대레일로 차츰 바꾸어 나가고 있다.CWR(장대레일)기술의 핵심은 레일이 아니라 침목에 있다. 레일의 재료는 장대레일 개발 이전과 동일한 강철재이다. 따라서 CWR도 기존 레일과 똑같은 열팽창계수를 가진다. 이 열팽창으로 인해 발생하는 응력을 레일핀과 침목이 버텨내도록 레일핀과 침목재를 강화한 것이다. 장대레일에서는 레일의 온도에 따라 레일이 신축하지 않고 그 대신 레일 자체에 응력이 축적된 채로 버티는 모양이 된다.장대레일 설치 후 고온으로 인한 레일 변형을 방지하기 위해 보통 여름 전에 장대레일 재설정이라는 작업을 통해서 응력을 제거해준다. 그러나 폭염이 지속되면 레일이 버티지 못하고 늘어져서 열차운행 지연을 유발하기도 한다.장대레일끼리 연결할 때 이음매 설치가 불가피한 경우에는 이음매를 사선으로 절단한 레일을 사용하는데, 이를 신축 이음매라고 한다.여건상 장대레일을 설치할 수 없는 경우도 있는데, 이 경우에는 장척레일이라고 25m보다 길고 200m보다 짧은 레일을 부설하기도 한다.운영중인 선로의 철로에는 전류가 흐르니 조심해야 한다. 정확히는 전류의 귀선의 역할과 궤도 회로를 구성하는 역할을 한다. 직류구간에선 수천A의 전류가 흐르므로 특히 조심해야 한다.