안녕하세요. 이웃집 천체물리학자 이상민 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 토성은 몇개의 위성을 갖고있나요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다. 토성은 다양한 크기와 모양, 특징을 가진 145개의 위성을 가지고 있습니다. 토성의 위성 중 가장 크고 유명한 것은 타이탄입니다. 타이탄은 태양계에서 가니메데 다음으로 두 번째로 큰 위성이며, 질소가 풍부한 대기와 탄화수소로 이루어진 호수를 가지고 있습니다. 타이탄은 지구와 비슷한 기후와 지질학적 활동을 보이는 흥미로운 천체입니다. 타이탄 외에도 토성의 위성 중에는 다음과 같은 특징적인 것들이 있습니다: 엔셀라두스: 남극 지대에서 물과 얼음으로 이루어진 분출기를 만들어내는 작은 위성입니다. 엔셀라두스의 내부에는 액체 물로 이루어진 지하 해수가 존재할 가능성이 있습니다.이아페투스: 흰색과 검은색의 대조적인 반구를 가진 위성입니다. 이아페투스의 표면에는 거대한 충돌 구덩이와 높은 산이 있습니다.히페리온: 구멍이 많고 불규칙한 모양의 위성입니다6. 히페리온은 타이탄과 공명 관계에 있어서 궤도가 불안정합니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구가 자전과 공전을 하는 속도가 대략 어느 정도가 될까요??
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.지구의 자전과 공전 속도는 다음과 같습니다: 자전 속도: 지구가 자신의 축을 중심으로 하루에 한 바퀴 도는 속도입니다. 적도에서의 자전 속도는 시간당 약 1,670km이고, 극지방에서는 0km입니다.공전 속도: 지구가 태양 주위를 한 해에 한 바퀴 도는 속도입니다. 공전 속도는 초당 약 29.8km이고, 시간당 약 107,000km입니다.지구의 자전과 공전 속도는 매우 빠르지만, 우리는 우주 공간에서 공기의 마찰이 없고, 지구와 같은 속도로 움직이기 때문에 그 차이를 느끼지 못합니다
생물·생명
Q. 모든 생명이 바다에서 왔다는게 완전한 학계 정설인가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.생명의 기원은 아직 밝혀지지 않은 과학적인 미스터리입니다. 과학자들은 여러 가지 가설을 제시하고 검증하고 있습니다. 그 가운데 가장 유력한 가설은 바다에서 생명이 시작되었다는 것입니다. 이 가설은 두 가지로 나뉩니다. 첫째, 원시 지구의 바다에서 무기물들이 유기물로 변하고, 그 유기물들이 복잡한 생명체로 진화했다는 원시 수프 가설입니다. 둘째, 심해의 열수구에서 유기물이 생성되고, 그 유기물들이 초기 세포로 진화했다는 심해 열수구 가설입니다. 이 두 가설은 일부 실험과 관찰로 증명되었지만, 아직 확실한 증거는 없습니다. 그러므로 생명의 기원에 대한 다른 가능성도 배제할 수 없습니다. 과학자들은 생명의 기원에 대해 더 많은 연구를 해야 합니다.
지구과학·천문우주
Q. '화성'에도 겨울이 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.네, 화성에도 겨울이 있습니다. 화성은 지구와 비슷하게 자전축이 기울어져 있어서 계절의 변화가 있습니다. 하지만 화성의 궤도는 지구보다 타원형에 가까워서 계절의 길이가 지구와 다릅니다. 화성의 겨울은 약 6개월 정도 지속되며, 극지방에는 이산화탄소가 얼어서 눈처럼 내립니다. 화성의 겨울은 지구보다 훨씬 추운데, 평균 온도는 -60°C 정도이고, 최저 온도는 -143°C까지 내려갑니다3. 화성의 겨울을 알아보고 싶으시면, 화성의 계절이라는 블로그 글이나 화성에도 눈이 내려요라는 기사를 참고해 보세요.
지구과학·천문우주
Q. 은하와 충돌하게 되면 어떻게 되나요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.은하와 은하가 충돌하면 매우 복잡하고 다양한 현상들이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 다음과 같은 일들이 일어날 수 있습니다. 두 은하가 서로의 중력에 의해 서로를 끌어당기면서 은하의 구조가 왜곡되고, 은하 내의 별들이 서로 상호작용을 하며 새로운 별들이 생성될 가능성이 있습니다. 이러한 과정에서 블랙홀의 합체 등 매우 강력한 중력파를 방출할 가능성도 있습니다.두 은하가 서로 상호작용하면서 불규칙한 모양으로 변형될 것입니다. 이러한 형태 변화는 은하 내부의 가스와 먼지가 충돌하여 충격파가 발생하고, 이에 따라 새로운 별들이 형성될 가능성도 높습니다.충돌이 계속 진행될 경우, 두 은하의 합체로 하나의 새로운 은하가 형성될 것입니다. 이 새로운 은하는 두 은하의 특성을 모두 포함하게 될 것으로 예상됩니다. 즉, 안드로메다 은하와 우리은하가 결합되면서 새로운 은하가 형성되면, 그 형태는 불규칙한 모양을 띄면서도 안드로메다 은하와 우리은하의 특징을 모두 가질 것입니다.이러한 충돌은 우주의 진화에 중요한 역할을 하며, 천문학적인 시간 동안 지속될 것입니다. 하지만 이러한 충돌이 우리 태양계에 직접적인 영향을 미치는 것은 매우 적을 것으로 예상됩니다. 별과 별 사이의 거리가 매우 멀기 때문에, 별들이 서로 부딪히거나 행성계를 방해할 확률은 매우 낮습니다. 거대은하단에 대한 관측에 따르면 은하 간의 평균 거리를 1m라 할 때 은하 속 별 사이의 평균 거리는 30,000m(30km) 정도가 됩니다. 따라서 은하 사이의 충돌은 빈번히 발생하시만 별 사이의 충돌은 거의 일어나지 않다고 할 수 있겠습니다.
지구과학·천문우주
Q. 암흑물질과 암흑에너지 차이는 무엇인가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.암흑물질과 암흑에너지는 우주의 구성원이지만, 그 성질과 역할은 완전히 다릅니다. 암흑물질은 물질로서 질량과 중력을 가지고 있으며, 우주의 대규모 구조의 형성과 안정성에 기여합니다. 반면에 암흑에너지는 에너지로서 공간의 밀도를 가지고 있으며, 우주의 가속 팽창을 일으킵니다. 암흑물질은 빛을 발하지도 흡수하지도 않는다. 오직 중력으로만 그 존재를 알 수 있다. 은하나 은하단과 같은 눈에 보이는 물질에 대한 중력을 통해 우리는 그것의 존재와 우주에 지울 수 없는 흔적을 감지할 수 있습니다. 소립자 물리학 구성에 관한 소립자 물리학의 수수께끼인 암흑물질은 아직 풀리지 않은 상태로 남아 있습니다. WIMP와 같은 외계 입자는 암흑물질이라는 수수께끼를 해독하기 위해 미세한 수준에서 이론화되었습니다. 빛의 관점에서는 설명할 수 없지만 중력의 악명 높은 영향은 여전히 숨겨져 있습니다. 과학계는 이 파악하기 어려운 현상에 대한 해결책을 찾기 위해 계속해서 노력하고 있습니다. 암흑에너지는 우주를 빠른 속도로 팽창시키고 있습니다. 이 현상은 우주 반발로 알려져 있으며 천문학자와 물리학자 모두를 당황하게 만들고 있습니다. 암흑에너지는 우주의 약 68%를 차지한다고 여겨지지만, 그 정확한 성질은 여전히 수수께끼로 남아있습니다. 암흑에너지로 인한 우주의 팽창은 결국 은하계의 분리와 우주의 개별 물질 섬의 고립으로 이어질 수 있습니다. 전통적인 중력은 암흑물질의 중력 유지에 반대하고 우주를 빠르게 팽창시키기 때문에 암흑에너지의 반발력에 의해 도전받습니다. 멀리 떨어진 초신성에 대한 연구를 통해 포착하기 어려운 이 에너지의 발견은 우리의 중력 이해에 중대한 도전을 제기합니다. 그것의 신비한 특성은 우주론 분야의 관심을 사로잡고 우주의 운명에 대한 우리 지식의 한계를 뛰어넘습니다.
지구과학·천문우주
Q. 암흑에너지가 우주팽창을 가속시키는 원인은 무엇인가요
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.우주의 가속팽창과 암흑 에너지이 글은 우주의 가속팽창과 암흑 에너지에 대해 설명하고, 이들이 어떻게 관련되어 있는지 알아보겠습니다. 우주의 가속팽창이란 무엇인가?우주의 가속팽창이란 우주가 일정한 속도로 팽창하는 것이 아니라, 점점 빠르게 팽창하는 현상을 말합니다. 이 현상은 1998년에 멀리 떨어진 Ia형 초신성들을 관측한 결과로 발견되었습니다. Ia형 초신성은 백색왜성이 다른 별의 물질을 흡수하여 폭발하는 현상으로, 우주에서 가장 밝은 별 중 하나입니다. 이들 초신성들은 우리가 예상했던 것보다 훨씬 어둡게 보였는데, 이는 우주가 팽창함에 따라 이들의 빛이 빨강으로 변화하고, 그 밝기가 감소하기 때문입니다. 이러한 빨강이동은 우주가 가속화되고 있음을 의미합니다. 암흑 에너지란 무엇인가?우주의 가속팽창을 설명하기 위해 암흑 에너지라는 개념이 도입되었습니다. 암흑 에너지는 우주의 약 70%를 차지하는 것으로 추정되며, 이것이 우주의 팽창을 촉진하는 주된 원인 중 하나로 여겨집니다. 암흑 에너지의 가장 중요한 특징은 바로 이것이 우주의 공간에 균일하게 분포되어 있으며, 음의 압력을 가진다는 것입니다. 음의 압력은 중력과 반대로 작용하여 물체들을 서로 밀어내는 힘을 발생시킵니다. 따라서 암흑 에너지는 우주의 팽창을 가속화시키는 역할을 합니다. 암흑 에너지의 성질은 무엇인가?암흑 에너지의 성질은 아직 확실하게 밝혀지지 않았습니다. 가장 간단한 설명은 암흑 에너지가 빈 공간 자체의 에너지인 우주 상수 또는 진공 에너지라는 것입니다. 이 설명은 아인슈타인이 일반 상대성이론을 만들 때 도입했던 개념으로, 우주가 정적이라고 가정했을 때 우주의 팽창을 막기 위해 필요한 상수입니다. 그러나 이 설명은 우주 상수의 값이 관측된 암흑 에너지의 값과 매우 큰 차이가 있다는 문제점이 있습니다. 그러나 다른 설명으로는 암흑 에너지가 시간과 공간에 따라 변화하는 동적인 형태이거나, 스칼라 필드나 중력 법칙의 수정과 같은 이론적인 현상에 기인할 수도 있습니다. 이들 설명들은 암흑 에너지의 변화성이나 다양성을 설명할 수 있지만, 아직 증명되지 않았거나, 다른 관측 결과와 모순되는 경우가 있습니다. 결론이 글에서는 우주의 가속팽창과 암흑 에너지에 대해 설명하고, 이들이 어떻게 관련되어 있는지 알아보았습니다. 우주의 가속팽창은 멀리 떨어진 Ia형 초신성들의 관측 결과로 발견되었으며, 암흑 에너지는 우주의 팽창을 촉진하는 주된 원인 중 하나로 여겨집니다. 암흑 에너지는 우주의 공간에 균일하게 분포되어 있으며, 음의 압력을 가지는 특별한 형태의 에너지입니다. 암흑 에너지의 성질은 아직 확실하게 밝혀지지 않았으며, 여러 가지 설명들이 제시되었지만, 아직 증명되지 않았습니다.
화학
Q. N극과 S극을 나누고 나누고 또 나누면?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.자석은 물질을 구성하는 작은 입자인 원자나 분자가 특별한 방식으로 배열되어 있어서 자기력이라는 힘을 가지는 물질입니다. 원자나 분자에는 전기를 가진 입자인 전자가 있습니다. 전자는 원자나 분자의 중심에 있는 원자핵 주위를 돌면서 자신도 회전합니다. 이렇게 움직이는 전자는 전류를 만들고, 전류는 자기장을 만듭니다. 자기장은 자기력선이라고 부르는 선들로 표현할 수 있습니다. 자기력선은 자기장의 방향과 세기를 나타내며, N극에서 S극으로 향하게 됩니다.자석은 원자나 분자의 전자가 한 방향으로 정렬되어 있어서, 자기력선이 한쪽으로 모이게 됩니다. 이때, 자기력선이 모이는 쪽을 N극이라고 하고, 자기력선이 흩어지는 쪽을 S극이라고 합니다. N극과 S극은 자석의 양 끝에 위치하며, 자기력이 가장 강하게 나타납니다. N극과 S극은 서로 다른 자석의 반대 극을 끌어당기고, 같은 극을 밀어냅니다.자석을 반으로 자르면, 잘린 자석의 양 끝에도 N극과 S극이 생깁니다. 이는 자석을 자르면서 원자나 분자의 전자의 정렬이 바뀌지 않기 때문입니다. 즉, 자석의 내부 구조가 변하지 않는 한, N극과 S극은 항상 쌍으로 존재하게 됩니다. 따라서, 자석을 아무리 작게 잘라도 N극과 S극이 따로 분리되는 것은 불가능합니다.이러한 자기장의 특성은 첨부와 같은 수식으로 표현됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 해가 질때 붉게 되는건 왜그런가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.해가 질 때 더 붉고 커보이는 이유는 빛의 산란 현상 때문입니다. 빛의 산란이란 빛이 대기 중의 입자와 부딪혀 흩어지는 현상을 말합니다. 빛의 파장이 짧을수록 산란되는 정도가 더 큽니다. 해가 높을 때는 파란색이 가장 많이 산란되어 하늘이 파랗게 보이고, 해가 낮을 때는 붉은색이 가장 적게 산란되어 해가 붉게 보입니다. 해가 질 때는 태양빛이 대기를 통과하는 거리가 길어져서 파란색이 거의 다 산란되고 붉은색만 남아서 해가 더 붉고 커보이는 것입니다. 이 현상은 세계 어디서든 일어날 수 있습니다. 하지만 대기의 상태에 따라 다르게 보일 수 있습니다. 예를 들어, 먼지나 습도가 많으면 빛의 산란이 더 강해져서 해가 더 붉고 선명하게 보일 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 달도 지구처럼 자전과 공전을 한다고 하는데 주기가 어떻게 되나요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.달은 지구를 도는 데 27.3일이 걸리는데, 이 시간 동안 자기 축을 한 바퀴 돌기도 합니다. 이렇게 자전과 공전이 같은 주기를 가지는 것을 동주기 자전이라고 부르죠. 그래서 달은 언제나 한 면만 지구에 비추고 있습니다. 달은 별을 기준으로 보면 27.3일마다 같은 자리로 돌아오는데, 이것을 항성월이라고 합니다. 하지만 달의 모양이 변하는 것을 보면 29.5일이 걸리는데요, 이것을 삭망월이라고 합니다. 이 차이는 지구가 태양을 도는 동안 달도 지구를 따라가기 때문에 생기는 것입니다.