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지구과학·천문우주
Q. 풍선이 하늘 높이 올라가면 왜 결국 터지나요??
공기는 질량을 가지고 있기 때문에 중력의 영향으로 지표 부근에 많이 모이게 됩니다. 위로 올라갈수록 대기는 희박해지고 기압은 낮아집니다. 풍선을 불면 풍선 안에 공기 입자가 들어가 바깥 부분으로 압력을 작용합니다. 이때 풍선 안에서 밖으로 밀어내는 압력과 풍선 주위의 공기가 안으로 미는 압력, 즉 대기압이 평형을 이루고 있어 풍선의 형태가 유지됩니다.풍선이 하늘 높이 올라가면 기압이 낮은 곳으로 이동하는 것입니다. 기압이 낮은 곳으로 이동하면 풍선 안의 압력이 상대적으로 높아서 바깥으로 밀어내는 힘이 강해집니다. 그렇게 되면 풍선은 팽창하게 되고, 풍선을 이루고 있는 고무의 인장력의 한계를 넘어가는 순간 터지게 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 태풍은 6,7월보다 8,9월에 많이 오나요?
태풍은 수증기의 잠열을 에너지원으로 하는 열대 저기압입니다. 따라서 태풍이 에너지를 얻으며 이동하기 위해서는 수온이 높아야 합니다. 1년 중 우리나라에서 태양의 고도가 가장 높은 날은 6월 21일 하지입니다. 그러나 지구는 천천히 데워지기 때문에 가장 더운 시기는 8월이 됩니다. 따라서 우리나라에 오는 태풍은 우리나라 주변 수온이 충분히 올라간 8월에 많이 옵니다. 또한 물은 육지에 비해 천천히 식으므로 9월에도 태풍이 올라옵니다.태풍이 북상하는 정도는 수온에 달려 있습니다.참고로 태풍이 이동하는 경로는 북태평양의 세력과 관계 있습니다. 태풍은 북태평양 가장자리를 따라 이동하므로 북태평양 고기압의 세력이 우리나라를 덮고 있을 때에는 올라오지 못합니다. 일전에 중국을 덮친 태풍 '독수리'도 우리나라 부근에 고기압이 있어서 올라오지 못하고 중국으로 들어간 것입니다.
화학
Q. 지구 기후 변화의 원인과 영향은 무엇인가요?
기후 변화의 원인은 여러 가지가 있지만 크게 3가지로 구분합니다.첫째, 지구 외적인 요인이 있습니다. 이 요인은 천문학적 요인이라고도 하며 지구의 공전, 태양 활동 등을 말합니다. 지구 공전 궤도와 관련된 내용은 지구 자전축 기울기의 방향(세차운동) 변화, 지구 자전축 기울기의 경사각 변화, 지구 공전 궤도 이심률의 변화를 말합니다. 현재 지구는 타원 궤도를 돌고 있는데, 태양과 가장 가까운 위치(근일점)에 있을 때 북반구는 겨율, 가장 멀리 떨어진 위치(원일점)에 있을 때 겨울입니다. 따라서 지구 자전축이 반대 방향으로 기울면 북반구는 가까울 때 여름, 멀 때가 겨울이 되어 여름은 더 더워지고 겨울은 더 추워질 겁니다. 자전축 기울기는 현재는 23.5도 이지만 22.5~24.5도 사이에서 변하는 것으로 알려져 있습니다. 자전축 기울기가 커지면 북반구와 남반구 모두 여름에는 더 더워지고 겨울에는 더 추워집니다. 이심률이 변화하면 타원 궤도의 모양이 변합니다. 이심률이 작아지면 원에 가까워지고, 커지면 더 찌그러진 형태가 됩니다. 원에 가까우면 원일점 거리는 감소하고 근일점 거리는 증가하여 원일점과 근일점 사이의 거리차가 감소합니다. 이렇게 되면 현재 북반구에서는 여름과 겨울의 기온차는 감소하고, 남반구에서는 증가합니다. 태양 활동도 지구의 기후 변화에 영향을 미칩니다. 태양 활동은 태양 표면에 나타나는 흑점수의 변화로 파악하는데, 과거 기후자료를 분석한 결과 흑점수가 많을수록 지구의 기온이 증가하는 것으로 나타났습니다.둘째, 지구 내적인 요인이 있습니다. 여기에는 수륙 분포의 변화, 지표의 형태 변화 등이 있습니다. 수륙 분포의 변화는 판구조론에 의한 대륙이 분리, 이동, 합체 등에 따른 것입니다. 대륙이 분리되거나 합체하는 경우 해류에 변화가 일어납니다. 해류는 저위도의 남는 에너지를 고위도로 전달하는 역할을 하므로 해류에 변화가 생기면 에너지의 수송 및 분포가 달라지게 되며, 이로 인해 기후 변화가 일어날 수 있습니다. 지표의 형태 변화는 다양한 요인에 의해 지표의 모습이 바뀌면 그에 따라 지표의 반사율이 변하게 되고, 반사율이 변함에 따라 입사하는 태양 복사 에너지양이 달라져 기후 변화가 일어나게 됩니다.셋째, 요즘 가장 중요하게 여겨지는 인간 활동입니다. 인간의 활동으로 방출되는 온실 기체로 인해 온실 효과가 더욱 크게 일어나 지구로 재복사되는 양이 많아져 기온이 상승하고 있습니다. 이것을 지구 온난화라고 합니다. 기온이 상승하면 남극, 히말라야, 알래스카, 그린란드 등의 육지에 있는 빙하가 녹고, 해수면은 상승하게 됩니다. 해수면이 상승하면 육지 면적은 그만큼 감소하고, 주거지 및 농경지가 줄어들게 됩니다. 부족해진 부분을 해소하기 위해 인간은 더 많은 삼림을 개간할 것이고, 숲이 사라짐에 따라 이산화탄소의 흡수량이 감소하며 지구 온난화는 더욱 심해질 것입니다.
화학
Q. 습도에 따라서 체감하는 온도는 왜 다르게 느껴지나요?
체감온도는 외부에 있는 사람이나 동물이 몸으로 느끼는 온도를 말합니다. 외부에 있을 때는 바람과 한기에 노출된 피부로부터 열을 빼앗기므로 바람의 세기에 따라 더 춥게, 또는 덜 춥게 느껴지는 것입니다. 일반적으로 겨울에 기온이 같더라도 바람이 세게 불면 약하게 부는 날보다 더 춥게 느껴지는 것입니다. 예를 들면 영하 10℃에서 풍속이 5km/h일 때 체감온도는 영하 13℃이지만 풍속이 30km/h가 되면 체감온도가 영하 20℃까지 떨어집니다.요즘 같은 여름에 더운 정도를 나타내는 데에는 체감 온도가 아니라 불쾌지수를 사용합니다. 물론 습도가 높으면 더 덥게 느껴지지만 체감 온도라는 말은 사용하지 않습니다. 우리나라나 동남아의 여름이 건조 지방에 비해 덥게 느껴지는 것은 태양에 의한 복사열 뿐 아니라 대기에 수증기가 많기 때문입니다. 수증기는 열(잠열)을 함유하고 있으므로 같은 온도라도 습도가 조금만 낮아지면 쾌적하게 느껴집니다. 에어컨을 켜면 시원한 이유가 온도를 낮추기도 하지만 방안의 공기를 빨아들인 다음 습기를 제거하고 건조한 공기를 내보내기 때문입니다. 에어컨이 없다면 선풍기만 틀지 말고 제습기를 함께 사용하면 좀 더 쾌적해질 것입니다.
지구과학·천문우주
Q. 폭염주의보와 폭염 경보는 무슨 기준으로 발령 하는 건가요?
최근 기온이 매우 높은 날이 계속됨에 따라 다들 힘들어 하고 있습니다. 일반적으로 일 최고 기온이 33℃ 이상일 때를 폭염이라고 합니다. 우리나라에서는 일 최고 기온이 33℃ 이상인 상태가 2일 이상 지속될 때는 폭염 주의보, 35℃ 이상인 상태가 2일 이상 지속될 때는 폭염 경보를 발령하고 있습니다.참고로 열대야(熱帶夜)는 밤 최저 기온이 25 ℃ 이상인 날을 말합니다.