안녕하세요.
지구과학·천문우주
Q. 지구과학 우주 팽창 개념 질문있습니다.
우주가 평탄하다고 하는 이야기는 빅뱅 이후 우주가 팽창하는 과정에서 나타나는 곡률이 거의 0이라는 이야기입니다. 우주가 구면이라면 곡률이 나타나야 하는데 현재의 관측결과로는 그 곡률을 측정할 수 없다고 합니다. 따라서 우주는 현재의 팽창속도를 그대로 유지하여 팽창 속도가 0에 가깝게 수렴한다는 개념이 평탄 우주입니다. 그러나 과학자들의 관측결과에 따르면 멀리 있는 은하가 과학자들이 예상한 것보다 훨씬 빠른 속도로 멀어지는 것을 알게 되었습니다. 우주에 보통 물질이나 암흑 물질같은 물질만 있다면 인력만 작용하여 팽창이 제한되어야 하는데 결과는 팽창이 가속되고 있다는 것입니다. 이것이 가속팽창우주입니다. 이렇게 가속팽창하는 이유를 설명하기 위해 도입된 것이 척혁으로 작용하는 암흑에너지입니다. 물질의 밀도는 우주가 팽창함에 따라 낮아지지만 암흑에너지의 밀도는 빅뱅 이후 일정하게 유지되고 있습니다. 따라서 현재는 물질 밀도보다 암흑에너지 밀도가 더 큰 상태입니다. 암흑에너지의 밀도가 더 크므로 물질에 의한 인력보다 척력이 커서 가속팽창한다고 하는 것이 가속팽창우주론이라고 할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 우리 지구의 대기권은 어떤 물질들로 이루어져 있나요?
지구의 대기권은 다양한 성분의 기체로 이루어져 있습니다. 가장 많은 성분은 질소로 약 78%를 차지하며 그 다음이 야구21%인 산소입니다. 세번째는 헬륨인데 1%도 안되며 요즘 가장 주목받는 이산화탄소는 약 0.03%입니다.대기를 구성하는 성분도 질량을 가지고 있으므로 즁력의 영향을 받아 지표면에 많이 모여 있습니다. 어떤 지점의 상공에 있는 공기가 누르는 압력을 기압이라고 합니다. 따라서 높이 올라갈수록 공기가 희박해지며 기압은 낮아집니다. 기압이 낮아지는 비율은 5.5km 상승할 때마다 1/2씩 감소하는 것으로 알려져 있습니다.대기권은 지상 1000km까지로 높이에 따른 온도변화를 기준으로 대류권(0~10km), 성층권(10~50km), 중간권(50~80km), 열권(80km 이상)으로 구분합니다. 또한 공기 성분에 따라 높이 100km까지의 균질권과 그 이상의 비균질권으로 구분합니다. 균질권에서는 높이에 따라 대기의 밀도는 달라져도 구성비(질소 78%, 산소 21%)는 일정한 층을 말합니다. 비균질권에서는 높이 올라갈수록 가벼운 기체의 성분비가 증가합니다.
토목공학
Q. 눈이나 비의 단위는 왜 길이로 측정을 하는 것인가요?
비나 눈이 내린 양을 길이 즉 높이를 측정하는 이유는 높이를 알면 면적을 곱해 부피로 계산이 되기 때문입니다. 물의 경우 보통 밀도 1g/cm^3이므로 부피를 알면 질량을 바로 구할 수 있습니다. 1cm^3가 1g이므로 1000cm^3은 1kg이 됩니다. 눈의 경우는 두 가지로 측정하는데 적설량과 강수량입니다. 적설량은 눈이 쌓인 높이를 측정하고 이 눈을 녹여 물로 만들었을 때의 높이를 강수량이라고 합니다. 일반적으로 적설량 1cm는 강수량 0.5~1mm이니 강수량은 적설량의 1/20~1/10 정도라고 보시면 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 과학책에 나오는 지구의 둘레의 오차질문입니다.
지구는 극반지름이 적도 반지름보다 작은 타원체입니다. (엄밀하게 말하면 서양배 모양이라고 합니다.) 이에 따라 적도와 극에서 지면의 곡률에 따른 원의 반지름을 구하면 적도가 훨씬 짧아집니다(그림의 귤형). 따라서 에라토스테네스가 사용한 방법처럼 서로 다른 두 위도에서 그림자 길이를 측정하고 그에 따른 원호의 길이로부터 지구 둘레를 측정하며 위도에 따라 다른 값이 나옵니다. 고위도로 갈수록 지구 둘레는 길게 측정됩니다.
토목공학
Q. 태풍이 내륙에 상륙하면 약해지는 이유는 무엇인가요?
태풍은 수증기를 에너지원으로 하는 열대저기압입니다. 이동하는 동안 응결로 에너지원을 사용하므로 계속 발달하거나 이동하기 위해서는 수증기 공급이 필요합니다. 태풍이 육지에 상륙하는 경우 수증기 공급은 중단되고 커다란 마찰로 에너지를 급격히 소실하여 금세 소멸합니다.