안녕하세요.
지구과학·천문우주
Q. 우주에서 숨을 쉴수 없는 이유는?
우리가 숨을 쉬는 것은 산소를 흡입하고 이산화탄소를 배출하는 과정입니다. 산소는 대기 중의 약 20%를 차지하고 있으며 호흡을 통해 몸속으로 들어온 산소는 혈액을 통해 세포에 공급되어 신진대사를 하고 그 결과로 이산화탄소가 만들어집니다. 이산화탄소는 폐를 통해 밖으로 배출됩니다. 우주 공간은 거의 진공에 가까운 상태입니다. 따라서 산소가 없으므로 호흡할 수 없습니다.
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Q. 지구과학 용어인 종유석이 무엇인지 궁금합니다.
종유석은 주성분이 탄산칼슘으로 석회암의 변형된 모습이라고 생각하시면 될 것 같습니다. 석회암 지대에 이산화탄소가 녹아있는 지하수-대부분의 빗물에는 이산화탄소가 녹아 있음-가 흐르면 석회암의 주성분인 탄산칼슘이 [탄산칼슘+물+이산화탄소->탄산수소칼슘]반응에 의해 탄산수소칼슘이 됩니다. 탄산칼슘은 물에 녹지 않지만 탄산수소칼슘은 물에 녹습니다. 이런 과정이 계속 되면 석회암 지대가 점점 녹게 되고 지하에 석회동굴이 만들어집니다. 탄산수소칼슘이 녹아 있는 물에서 조건에 따라 이산화탄소가 빠져나가면 위의 반응과 반대방향으로 반응이 일어납니다.석회동굴의 천장에서 떨어지는 물방울에서 이산화탄소가 빠져나가면 탄산칼슘이 남게 되는데 위에서부터 고드름 모양으로 자란 것을 종유석이라고 합니다. 종유석이 자라는 곳의 아래부분에는 위로 솟아오르는 모양으로 자라는 것이 있는데 이를 석순이라고 합니다. 위에서 아래로 자라는 종유석과 아래에서 위로 자라는 석순은 나중에는 만나게 되는데 이를 석주(돌기둥)이라고 합니다. 종유석이 석순을 잘라서 단면을 보면 나이테 모양으로 성장한 모습을 볼 수 있습니다.종유석이나 석순은 석회 동굴이 아닌 곳에서도 볼 수 있습니다. 시멘트로 만들어진 육교나 건물 외벽 등에서도 볼 수 있습니다. 이산화탄소가 녹아 있는 빗물에 의해 시멘트의 탄산칼슘이 녹아나와 석회동굴에서와 같은 과정으로 만들어내는 것입니다.아래 사진은 2023년 3월 25일에 촬영한 것입니다.
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Q. 우주선이 지구를 떠나는데 속도는 얼마인가요?
우주선이나 로켓이 천체를 벗어나 우주로 가기 위해서는 천체의 중력을 이겨낼 수 있는 속도로 날아가야 합니다. 이것을 탈출속도라고 합니다. 탈출속도는 천체의 중력에 따라 달라집니다. 지구에서 탈출하기 위해서는 초속 11.2km 이상이어야 하고, 달에서는 초속 2.4km 이상이어야 합니다. 로켓은 작용-반작용의 원리에 의해 날아갑니다. 연료를 연소시켜 분사하면 공기가 상대적으로 로켓을 밀어주는 것입니다. 풍성을 분 다음 주둥이를 묶지 않고 붙잡고 있다가 놓으면 풍선이 날아가는 것과 같은 이치입니다.
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Q. 별자리의 별은 어떻게 항상 그자리에 있는건가요?
별자리를 이루는 별들은 모두 지구로부터 같은 거리에 있지 않습니다. 서로 다른 거리에 있는 별들이 한 평면에 있는 것처럼 보이는 것입니다. 북두칠성을 예로 들면 북두칠성을 이루는 7개의 별은 모두 그 거리가 다릅니다. 그러나 태양이 우리은하를 공전하는 하는데 걸리는 시간이나 별들이 이동하는 데 걸리는 시간이 매우 길어 우리가 보기에 항상 그 자리에 있는 것처럼 보이는 것입니다. 북두칠성을 이루는 별들의 이동방향과 속도는 각기 다릅니다. 즉 별자리의 모습은 계속 변하고 있지만 그 속도가 매우 느려 우리가 보기에는 변하지 않는 것처럼 보이는 것입니다. 만일 시간을 압축해서 타임랩스처럼 본다면 변화하는 모습을 볼 수 있을 겁니다. 아래 그림은 현재까지의 관측결과를 바탕으로 북두칠성의 현재와 5만 년 후의 모습을 나타낸 것입니다. 도움이 되셨기를 바랍니다.
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Q. 화산이 폭발하고 용암은 어느 정도 속도로 흐르나요?
용암이 흐르는 속도는 지면의 경사와 용암의 점성에 따라 달라집니다. 지면의 경사가 급할수록, 용암의 점성이 작을수록 용암이 흐르는 속도는 빠릅니다. 용암이 흐르는 속도는 시속 6km에서 시속 100km까지 다양합니다. 사람이 뛰는 속도는 평균적으로 시속 18km(1분에 300m)입니다.