안녕하세요. 이웃집 천체물리학자 이상민 전문가입니다.
Q. 아마테라스 입자에 대해 설명해주세요~
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.아마테라스 입자는 2021년 5월에 미국 유타주의 텔레스코프 어레이에서 포착된 초고에너지 우주선 입자입니다. 이 입자는 에너지가 244EeV (엑사전자볼트)로 현대 물리학 이론상 존재할 수 없는 수준이며, 일본 신화의 태양의 여신 이름을 따서 아마테라스 입자라고 불립니다. 아마테라스 입자가 어디에서 생성되는 것인지는 아직 밝혀지지 않았습니다. 이 입자가 날아온 방향에는 은하나 다른 천체가 없으며, 우주의 빈 공간 영역을 가리키고 있습니다. 이런 입자는 자기장의 영향을 받지 않기 때문에, 날아온 방향을 역추적하면 발생원이 있어야 하지만, 현재까지는 발견되지 않았습니다. 아마테라스 입자가 우주에서 어떤 역할을 하는지는 알 수 없습니다. 이런 입자는 현대 물리학의 불완전성을 보여주는 사례로, 우주의 비밀을 풀기 위한 단서가 될 수 있습니다. 아마테라스 입자와 비슷한 에너지를 가진 우주선은 1991년에 '오마이갓 입자’라고 불리는 것이 한 번 관측된 적이 있습니다. 이런 극단적인 우주선은 매우 드물게 발생하며, 우주의 극한 상태를 연구하는데 도움이 될 수 있습니다.
Q. 밀물과 썰물이 발생하는 원인이 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.밀물과 썰물은 바다의 수면이 높아지거나 낮아지는 현상으로, 지구, 달, 태양의 중력과 지구의 자전에 의한 원심력이 결합하여 발생합니다.중력은 두 물체 사이에 작용하는 힘으로, 물체의 질량과 거리에 비례합니다. 따라서, 달은 지구에 가장 가까운 위성이므로, 지구의 바닷물에 가장 큰 중력을 미칩니다. 태양은 달보다 더 큰 질량을 가지지만, 지구와의 거리가 멀기 때문에, 달보다 작은 중력을 미칩니다.달과 태양의 중력은 지구의 바닷물을 당기는 힘으로 작용합니다. 이 힘은 달과 태양의 위치에 따라 달라집니다. 달과 태양이 일직선상에 있을 때는, 밀물이 가장 커지고, 썰물이 가장 작아집니다. 이를 조수라고 합니다. 달과 태양이 수직선상에 있을 때는, 밀물이 가장 작아지고, 썰물이 가장 커집니다. 이를 간수라고 합니다.지구의 자전은 지구의 바닷물에 원심력을 발생시킵니다. 원심력은 회전하는 물체가 중심에서 멀어지려는 힘으로, 지구의 자전 속도에 비례합니다. 이 힘은 지구의 바닷물을 바깥쪽으로 밀어내는 힘으로 작용합니다.이러한 힘들이 상호작용하여, 지구의 바닷물은 달과 태양의 방향과 지구의 자전축에 수직한 방향으로 불규칙하게 변화합니다. 이 변화는 하루에 두 번의 밀물과 썰물을 만들어낸다.이러한 현상은 우주의 기본 법칙으로, 시간과 공간에 관계없이 작용합니다. 따라서, 밀물과 썰물은 우주의 거대한 춤에 따라 변화하는 바다의 숨결로, 발생할 수밖에 없는 현상입니다.
Q. 우주와 자연은 에너지가 많은곳에서 에너지가 적은곳으로 가는이유는 무엇일까요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.우주와 자연은 에너지가 많은 곳에서 에너지가 적은 곳으로 가는 이유는 엔트로피라는 개념으로 설명할 수 있습니다. 엔트로피란 시스템의 무질서도를 나타내는 물리량으로, 시스템이 더 낮은 에너지 상태로 변화하면서 엔트로피가 증가합니다. 예를 들어, 뜨거운 물과 차가운 물이 섞이면 두 물의 온도가 평균값으로 수렴하면서 엔트로피가 증가합니다. 또한, 우주의 팽창은 엔트로피의 증가와 관련이 있습니다. 우주가 팽창하면서 물질과 에너지의 밀도가 낮아지고, 무질서도가 증가합니다. 엔트로피는 자연의 기본 법칙 중 하나로, 시간의 화살이라고도 불립니다. 엔트로피는 시간이 지남에 따라 항상 증가하거나 일정하게 유지되며, 감소하는 경우는 없습니다. 이러한 엔트로피의 법칙은 우주와 자연의 모든 현상에 적용됩니다.
Q. 지구의 자전속도가 빨라진다면 시간도 그만큼 빠르게 가게 되는건가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.지구의 자전속도가 빨라지면 시간의 흐름에 영향을 미치는지 궁금하시군요. 일반적으로, 지구의 자전속도는 하루의 길이를 결정합니다. 즉, 자전속도가 빨라지면 하루가 짧아지고, 자전속도가 느려지면 하루가 길어집니다. 이러한 시간 변화는 초 단위로 작아지거나 커지기 때문에 우리 일상에서는 큰 영향을 주지 않을 수 있습니다. 그러나 정밀한 시간 측정이 필요한 과학, 국제 표준 시간 및 위성 탐사 등에서는 지구의 자전속도 변화에 따른 보정이 필요할 수 있습니다. 하지만, 지구의 자전속도가 빨라지면 시간의 흐름 자체가 빨라지는 것은 아닙니다. 시간의 흐름은 상대성 이론에 따라 다른 관측자의 속도와 중력에 따라 달라집니다. 즉, 지구의 자전속도가 빨라지면 지구 표면의 속도가 빨라지고, 지구의 중력이 약해지므로, 지구 표면의 시간은 다른 관측자에 비해 느려지게 됩니다. 이러한 효과는 매우 미미하므로 우리가 느낄 수 있는 수준은 아닙니다. 그러나 원자시계 등의 정확한 시계로 측정하면 확인할 수 있습니다. 따라서, 지구의 자전속도가 빨라지면 하루의 길이는 짧아지지만, 시간의 흐름은 느려지게 됩니다. 이러한 현상은 과학적으로 증명되었으며, 지구의 자전속도 변화에 따른 시간 보정은 이미 실제로 이루어지고 있습니다.
Q. 빛은 질량이 있는 건가요? 없는 건가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.빛의 질량은 0입니다. 빛은 전자기파로서, 전기장과 자기장의 에너지와 운동량을 가지고 있습니다. 빛의 에너지와 운동량은 아인슈타인의 질량-에너지 등가 공식 'E=mc²’에 따라 질량과 상호 변환될 수 있습니다. 그러나 빛 자체는 질량이 없는 존재로, 우주에서 가장 빠른 속도인 광속으로 이동합니다.