안녕하세요. 이웃집 천체물리학자 이상민 전문가입니다.
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.
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.
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.
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.
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.