안녕하세요. 이웃집 천체물리학자 이상민 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 북극보다 남극이 더 추운이유는?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.남극이 북극보다 더 추운 이유는 지형적인 특성 때문입니다.1. 대륙과 바다의 차이: 남극은 하나의 대륙으로 이루어져 있어 열을 쉽게 방출하는 반면, 북극은 대부분 바다로 이루어져 있어 상대적으로 열을 오래 잡아 둘 수 있습니다.2. 빙하의 반사: 남극은 빙하로 뒤덮여 있어 태양열을 90% 가까이 반사시킵니다.3. 강한 바람: 남극의 겨울에는 강한 바람이 일어나 주변으로부터 흘러 들어오는 열을 막아버립니다. 따라서, 남극과 북극이 같은 일사량을 받는다 할지라도, 남극과 북극의 지형적인 차이로 인해 북극이 남극보다 기온이 더 높고, 남극이 상대적으로 더 추운 지역이 된 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. '별'(항성)이 태어나는 조건이 무엇인가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.별이 태어나는 과정은 성운, 즉 우주에서 먼지와 가스가 모인 곳에서 시작됩니다. 이 성운은 중력 수축으로 그 중심에 핵을 형성하게 되는데, 이때 수소 원자들이 모여 핵융합을 일으키게 되면 비로소 별이 탄생하는 것이지요. 이 과정에서 엄청난 양의 에너지가 방출되며 별이 태어나게 됩니다.별의 중심부에서 수소 핵융합이 일어나기 위해서는 매우 높은 온도와 압력이 필요합니다. 별의 중심부에서 수소 핵융합이 시작되려면, 중심부의 온도가 대략 천만 K (켈빈) 이상이어야 합니다. 이 온도에서 수소 원자핵들이 충분히 빠르게 움직여서 서로 충돌하고 융합할 수 있습니다. 이 과정에서 헬륨 원자핵이 생성되며, 이 때 발생하는 질량의 손실이 에너지로 방출됩니다.별의 최소 질량에 대해서는 명확한 값이 없습니다. 하지만 일반적으로, 별이 수소 핵융합을 시작하기 위해서는 태양 질량의 약 8% 이상이어야 한다고 알려져 있습니다. 이보다 작은 질량을 가진 천체는 '갈색 왜성'이라고 부르며, 이들은 중심부의 온도와 압력이 충분히 높지 않아 수소 핵융합을 시작할 수 없습니다. 대표적인 천체가 우리 태양계의 목성입니다. 목성의 질량은 태양 질량의 약 0.1%로 태양 질량의 1,000분의 1에 해당됩니다. 대부분 수소로 구성된 목성은 핵융합 반응을 일어날 수 있는 질량을 가지지 못하여 별이 되지 못하였습니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구가 타원체라는 증거는 무엇인가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.지구가 타원체라는 증거는 여러 가지입니다:1. 월식: 고대 그리스의 아리스토텔레스는 월식 때 달에 비친 지구의 그림자가 둥글다는 것을 보고 지구가 둥글다고 생각했습니다.2. 지구의 자전: 지구가 자전을 하면서 중심부에서 밖으로 뛰쳐나가게 되는 원심력 때문에 지구의 중심부 (적도)가 극지방에 비해 더 튀어나와 타원형이 된 것입니다.3. 지구타원체의 정의: 지구 타원체는 적도반경 a와 극반경 b로 정의되며, 이는 지구 자전의 효과에 요인하며 적도반경(a)이 극반경(b)보다 큰 결과를 가져오게 되었습니다.
전기·전자
Q. 휘도와 조도의 차이는 어텋게 되는지요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.휘도와 조도는 빛의 밝기를 측정하는 데 사용되는 두 가지 다른 개념입니다. 휘도는 빛이 닿는 표면에서 측정한 것으로, 입사광과 표면 즉 반사되는 모든 것의 곱을 측정한 것입니다. 휘도는 눈으로 감지할 수 있는 광도를 나타내며, 발광체 또는 빛을 받고 있는 물체를 어떤 방향에서 볼 때 그 방향에 수직한 단위 면적에 대한 광도를 말합니다. 휘도는 영어로 'Brightness’라고 합니다. 조도는 대상물체, 피조체에 도달하는 광속을 나타내는 것으로, 단위 면적당 주어지는 빛의 양을 의미합니다. 조도는 광원이 비치는 면 상의 점에서의 밝기를 나타내는 양으로, 조도계에 의해서 조도를 측정할 수 있습니다. 조도는 영어로 'Illuminance’라고 합니다. 따라서, 휘도는 빛이 닿는 표면에서 측정한 밝기를, 조도는 대상물체에 도달하는 빛의 양을 나타내는 개념입니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주 나이는 138억년이 맞나요? 270억년이 맞나요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.현재까지의 관측과 CDM 모형에 따르면 우주의 나이는 약 137.98 ± 0.37억 년으로 추정됩니다. 이 값은 우주 마이크로파 배경 복사 연구, 우주의 대규모 구조, 알려진 가장 오래된 별의 나이 등 다양한 방법을 통해 결정되었습니다. 따라서 우주의 나이는 약 138역년이 되겠습니다.
전기·전자
Q. 암흑에너지 암흑물질 은 도대체 무엇인가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.암흑물질과 암흑에너지는 우주를 이해하는 데 중요한 개념입니다. 암흑물질은 우주에 존재하며 중력적 영향을 미치지만, 전자기파 (빛)와 상호작용하지 않아 직접적으로 관찰할 수 없는 물질입니다. 암흑물질은 우주 전체의 약 85%를 차지하는 것으로 생각되며, 나머지 15%는 별, 행성, 은하 등 가시 물질로 구성되어 있습니다. 이는 전자기장과 상호작용하지 않는 것처럼 보이기 때문에 "암흑"이라고 불리는데, 이는 전자기파를 흡수, 반사 또는 방출하지 않으므로 탐지하기 어렵다는 것을 의미합니다. 천문학자들은 지난 수십 년 동안 암흑물질의 존재를 확인하려고 애썼으나 오늘까지도 성공하지 못하고 있습니다. 다양한 천체물리학적 관측들은 암흑물질의 존재를 암시하고 있습니다. 암흑에너지는 우주에 가장 큰 규모로 영향을 미치는 알려지지 않은 에너지 형태입니다. 그것의 존재에 대한 최초의 관측 증거는 우주가 일정한 속도로 팽창하지 않는다는 것을 보여주는 초신성들의 측정들에서 나왔는데, 그것은 우주가 일정한 속도로 팽창하는 것이 아니라; 오히려, 우주의 팽창이 가속화되고 있음을 보여주었습니다. 암흑에너지는 우주의 대부분을 차지하면서 음의 압력을 가지고 우주의 팽창을 가속화하는 미지의 에너지 형태입니다. 이 두 가지 개념은 우주의 구조와 진화를 이해하는 데 필수적이며, 현재 많은 연구가 진행 중입니다. 이들의 정확한 성질과 작용 방식은 아직 완전히 이해되지 않았지만, 그들이 우주의 구조와 진화에 미치는 영향은 분명합니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주에서 가장 밝은 천체는 무엇인가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.현재까지 알려진 천체 중에서 가장 밝은 것(단위 시간 당 방출하는 에너지가 가장 큰 별을 기준으로)은 '궁수자리 V4650’로, 이는 태양광도의 794만 배로 빛나는 별입니다. 그러나 이는 별만을 대상으로 한 것이며, 외부 은하 천체인 퀘이사를 포함시키면 순위가 바뀝니다. 현재까지 발견된 퀘이사 중에서 가장 밝은 것은 돛자리 구역에서 발견된 '3C 273’입니다.
지구과학·천문우주
Q. 대한민국에서 가장 크고 잘보이는 천문대 망원경은 어디에 있나요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.우리나라에서 가장 큰 천체망원경은 '보현산 광학 망원경’으로, 경북 영천에 있는 해발 1,124m 보현산에 위치하고 있습니다. 이 망원경의 렌즈 지름은 1.8m입니다. 그러나 전 세계적으로 보면, 현재 가장 큰 광학 망원경의 크기는 10미터가 넘습니다. 또한, 2025년에 완공 예정인 '거대 마젤란 망원경 (Giant Magellan Telescope, GMT)'의 렌즈 지름은 약 24.5m로, 이는 세계에서 가장 큰 망원경이 될 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 밀물과 썰물이 생기는 이유는 무엇때문인가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.밀물과 썰물은 지구와 달, 그리고 태양 사이의 인력에 의해 발생합니다. 지구는 자전축을 중심으로 하루에 한 바퀴씩 도는 자전을 하면서 동시에 태양 주위를 도는 공전을 하고 있습니다. 그리고 달은 이러한 지구 주위의 궤도를 따라 공전하면서 만유인력과 원심력이 균형을 이루고 있습니다. 지구에서 바깥쪽으로 쏠리는 원심력은 모든 방향에서 같지만, 달 쪽을 향한 인력은 달의 중심을 향하므로 방향이 있게 됩니다. 그래서 지구에서는 달을 마주보는 편에서의 인력과 반대편에서의 인력의 차이가 발생하게 되고, 그 인력에 이끌려 지구와 달이 마주 보는 부분으로 지구의 바닷물이 모이게 됩니다. 그리고 지구와 달이 마주 보는 부분의 반대쪽 부분도 원심력에 의하여 바닷물이 부풀어 오릅니다. 그 결과, 달이 당기는 부분과 그 반대편이 밀물이 되고 그 외의 부분은 물이 빠져나가 수심이 얕아지는 썰물이 됩니다. 서해와 동해에서 밀물과 썰물의 차이가 나타나는 이유는 지리적인 요인 때문입니다. 서해는 해안이 얕고 넓은 지형특성상 밀물의 모습이 잘 보일 뿐입니다. 반면에 동해는 바닥의 경사가 급격해 밀물 썰물 때도 바닥이 잘 드러나지 않습니다. 이러한 지리적인 요인 때문에 서해에서만 밀물과 썰물 현상이 뚜렷하게 나타나는 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 봄 여름 가을 겨울 사계절은 왜 있는건가요?
안녕하세요. 이상민 과학전문가입니다.사계절이 생기는 이유는 지구의 자전축이 23.5도로 기울어져 있기 때문입니다. 이 기울기 때문에 태양으로부터 오는 햇빛이 지구의 표면에 도달하는 각도가 변하게 되고, 이로 인해 사계절이 발생합니다. 여름에는 태양이 높이 떠있어 햇빛이 내리쬐는 강도와 내리쬐는 시간이 길어집니다. 반대로 겨울에는 태양의 고도가 낮아 햇빛의 강도나 시간이 줄어들게 됩니다. 이러한 이유로 계절이 생기게 됩니다. 적도에 위치한 나라들은 1년 내내 태양열을 받는 양이 비슷하여 기온의 변화 없이 여름에 가까운 계절만 나타납니다¹³. 반면에 극지방은 위치의 특성상 사계절의 변화가 작은 것 뿐입니다. 이는 지구의 자전축이 공전 궤도면에 수직 하지 않고 기울어져 있기 때문입니다.