안녕하세요.
토목공학
Q. 우박에 대해 아이들에게 설명해주려고합니다.
안녕하세요. 이용준 과학전문가입니다.우박은 구름 방울이 얼어서 생긴 얼음 덩어리입니다. 구름 방울은 아주 작아서 상승기류에 의해 공중에 떠있는데, 상승 기류가 강한 경우는 구름 방울들이 오르락내리락하는 과정에서 서로 부딪히며 커지게 됩니다. 이렇게 커진 물방울이 아주 높이 올라가 얼어버린 뒤 녹지 않은 상태에서 땅으로 내려오는 것을 우박이라고 합니다. 지상의 기온이 아주 높으면 우박이 내려오다 녹아버려 비로 됩니다. 따라서 우박은 한여름에는 잘 내리지 않고 봄이나 가을에 잘 내립니다.도움이 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.
토목공학
Q. 바다에 빠진 자동차는 왜 문이 열리지 않는다고 하는것인가요?
안녕하세요. 이용준 과학전문가입니다.물의 밀도는 1g/cm^3입니다. 따라서 가로, 세로, 높이가 각각 1m인 상자에 담긴 물의 무게는 1톤이 됩니다. 자동차가 물에 빠지면 물이 밖에서 문을 미는 형태가 됩니다. 물에 완전히 잠긴 경우는 자동차 문의 면적이 1m^2가 넘으므로 물이 문을 미는 힘은 1톤이 넘습니다. 문이 열리지 않는 것은 당연합니다. 이런 경우 창문을 조금 열어 물이 차안으로 들어오도록 한 후 문 안과 밖의 압력이 거의 비슷해진 다음에 열면 됩니다.도움이 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.
지구과학·천문우주
Q. 중력의 힘의 방향은 항상 일정할까요?
안녕하세요. 이용준 과학전문가입니다.즁력은 지구 상의 물체와 지구 사이에 작용하는 만유인력과 지구의 자전에 따른 원심력의 합력입니다. 이 때 만유인력은 지구 중심 방향을 향하고, 원심력은 지구 자전축에 수직한 방향으로 작용합니다. 따라서 중력의 방향은 이 두 방향이 일치하는 적도와 극에서만 지구 중심 방향을 향하고 다른 곳에서는 지구 중심 방향을 향하지 않습니다. 지구를 동일한 물질로 이루어져 있으며 완전한 타원체라고 가정하여 계산한 중력을 표준 중력이라고 하고, 어떤 지점에서 측정한 중력을 실측 중력이라고 합니다. 표준중력의 크기는 적도에서 가장 작고, 극에서 가장 큽니다. 그러나 실제 지구 상에서는 지하물질의 분포 등으로 인해 실측 중력이 표준중력과 일치하지 않는 경우가 대부분입니다. 이때 실측중력과 표준중력과의 차이를 중력이상이라고 합니다. 중력이상은 지하 물질의 밀도 등에 따라 달라지므로 석유 탐사 등 지하물질을 연구하는데 필요합니다.도움이 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.
지구과학·천문우주
Q. 태양의 최후는 어떤 별로 마무리 될것으로 예상하나요?
안녕하세요. 이용준 과학전문가입니다.천문학자들은 별을 여러 종류로 구분하는데 별의 최후를 결정하는 것은 주계열성에 있을 때의 크기입니다. 주계열성은 별의 일생 중 대부분을 보내는 단계이며 표면온도가 높을수록 크기가 증가하며, 표면온도가 높은 것부터 O, B, A, F, G, K, M이라는 7종류로 구분합니다. 태양은 G형별로 주계열성 중 작은 편입니다.주계열성은 중심핵에서 일어나는 수소핵융합 반응으로에너지를 발생시킵니다. 수소핵융합반응은 양성자-양성자(p-p)반응과 탄소-질소-산소(CNO) 순환반응이라는 2가지가 있으며 에너지 생성률은 CNO순환반응이 훨씬 크며, 수소 사용량도 많습니다. 별의 중심에서는 이 2가지 반응이 일어나는데, 온도가 낮은 별에서는 p-p반응만 일어나고, 어는 정도 온도가 되면 2가지가 동시에 일어납니다. 중심핵의 온도가 높을수록 CNO 반응이 차지하는 비율이 커집니다. 따라서 별의 크기가 커질수록 중심핵에서의 수소 사용량이 급격하게 증가하여 중심핵에서의 수소 함량이 급격하게 감소합니다. 중심핵에서 수소가 모두 소진되면 주계열성 단계가 끝납니다. 태양은 p-p반응의 비율이 더 큰 별이고, 탄생 후 햔재까지 50억년이 지났으며 앞으로 50억년은 더 지나야 주계열을 벗어납니다.주계열을 벗어난 이후의 경로는 별의 크기에 따라 달라지는데 큰 별인 O, B, A형은 적색초거성을 지나 초신성 폭발을 거치고 이후 블랙홀이나 중성자별로 진화합니다. 태양 정도 크기의 별은 적색거성 단계를 지난 후 표면을 행성상 성운으로 방출하고 남은 별은 백색왜성으로 진화하는 것으로 알려져 있습니다.도움이 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.
지구과학·천문우주
Q. 극지방에서 백야현상이 발생하는 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 이용준 과학전문가입니다.백야현상이 일어나는 이유는 지구의 자전축이 공전궤도면에 대해 약 66.5°(수직에 대해서는 약 23.5°) 기울어진 상태로 공전하기 때문입니다. 우리나라가 여름철인 경우는 북반구의 고위도 지방에서는 하루 종일 해가 지평선 아래로 내려가지 않게 되는데 이를 백야 현상이라고 합니다. 백야현상이 일어날 수 있는 위도는 남중고도 공식을 이용해서 알아볼 수 있습니다. 태양의 남중 고도는 (90°-위도+태양의 적위)로 구할 수 있는데, 태양의 적위는 하지 때는 +23.5°, 동지 때는 -23.5°입니다.도움이 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.