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지구과학·천문우주
Q. 화산이 폭발하면 산의 높이가 낮아지나요?
화산은 지표면 아래에 있던 마그마가 지표로 분출되는 현상입니다. 화산이 분출하면 지하에 있던 마그마가 빠져 나오게 되고, 마그마가 있던 공간은 비게 됩니다. 마그마의 양에 따라 지하 공간의 부피가 달라지며, 마그마의 양이 적은 경우에는 지형에 그다지 큰 영향을 미치지 않습니다. 그러나 많은 양의 마그마가 분출된 경우에는 지하공간의 크기가 커서 그 위에 놓은 지표면의 무게를 견디지 못하게 됩니다. 그렇게 되면 지표면이 무너져내리게 되어 화구 주변이 움푹 꺼지는 형태가 됩니다. 이것을 칼데라라고 합니다. 우리나라의 백두산, 일본 큐슈의 아소산과 사쿠라지마가 있는 아이라칼데라, 지중해의 산토리니가 대표적입니다.
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Q. 주간과 야간 바람부는 방향이 궁금합니다.
바람은 기압 차이에 의해 공기가 이동하는 현상을 말합니다. 질문하신 해안 지역에서의 바람은 낮과 밤에 반대 방향으로 붑니다. 낮에는 바다에서 육지 쪽으로 불고 밤에는 반대로 육지에서 바다 쪽으로 붑니다. 낮에 부는 바람을 해풍, 밤에 부는 바람을 육풍이라고 합니다. 이를 이해하기 위해서는 비열이라는 것을 알아야 합니다. 비열은 물질 1g의 온도를 1°C 높이는 데 필요한 열량입니다. 바다를 이루는 물의 비열은 1이지만 암석이나 토양을 이루는 물질의 비열은 1보다 작습니다. 비열이 크면 같은 열량을 주어도 비열이 작은 물질에 비해 온도가 천천히 올라갑니다. 식을 때도 비열이 작은 물질에 비해 천천히 식지요. 낮에는 태양에 의해 육지나 바다가 모두 가열됩니다. 이때 비열이 작은 육지가 바다보다 빨리 더워집니다. 육지와 바다의 온도 차이는 그 위에 있는 공기의 온도도 달라지게 합니다. 공기는 온도가 올라가면 부피가 증가하고 밀도는 작아집니다. 낮에는 육지 쪽의 공기가 바다 쪽의 공기보다 밀도가 작아져 위로 상승을 하고 바다 쪽에서 육지 쪽으로 공기가 이동합니다. 이것이 해풍입니다. 밤에는 반대로 공기가 식는 과정인데 육지가 빨리 식는 반면 바다는 천천히 식어 육지보다 바다의 온도가 더 높은 상태가 됩니다. 공기는 어디에서 어디로 움직일까요? 육지에서 바다 쪽으로 이동합니다.이 개념을 좀 더 확장시키면 여름과 겨울의 바람을 알 수 있습니다. 여름을 낮, 겨울을 밤으로 생각하면 됩니다. 여름에는 바다에서 대륙 쪽으로, 겨울에는 대륙에서 바다 쪽으로 바람이 웁니다. 이것을 계절풍이라고 합니다.
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Q. 지구의 공전이 우리에게 미치는 영향은?
지구는 현재 자전축이 공전궤도면에 대해 약 66.5° 기울어진 상태-수직면에 대해서는 23.5°-에서 태양 주위를 공전하고 있습니다. 지구의 자전축이 기울어진 상태로 공전함에 따라 지구의 모든 곳에서는 공전궤도상의 위치에 따라 태양의 일주권이 변하고 태양의 남중고도도 변합니다. 태양의 남중고도가 바뀜에 따라 지표에 도달하는 태양복사에너지양이 달라지고 기온의 변화가 생깁니다. 이것이 계절이 생기는 이유입니다. 우리나라와 같은 중위도 지방에서는 이러한 계절변화가 매우 뚜렷하게 나타납니다. 이러한 계절변화는 우리 생활에 많은 영향을 미칩니다. 우리가 입는 옷을 보면 알 수 있습니다. 보에 입는 옷을 여름이나 겨울에 입기는 조금 힘들겠죠? 계절 변화에 따라 우리의 복장은 달라집니다. 음식도 마찬가지입니다. 물론 사계절에 관계없이 먹을 수는 있지만 삼계탕과 같이 더운 여름을 잘 보내기 위해 먹는 음식이 있는가 하면 팥죽과 같이 추운 겨울에 먹어야 제 맛이 나는 음식도 있습니다. 예전에는 추운 겨울을 따뜻하게 보내기 위해 미리 연탄을 사놓기도 했습니다. 이러한 계절변화는 생활의 편리를 위한 각종 제품들이 만들어지는 계기가 됩니다. 우리나라의 경우 구들을 변형시킨 온돌(보일러)이 개발되었고 현재는 전세계로 수출되고 있습니다. 만일 지구 자전축이 수직으로 선 채 공전하거나 아니면 자전축은 기울어졌지만 공전을 하지 않는다면 계절변화는 일어나지 않았을 것입니다.
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Q. 지구가 아닌 화성에도 중력이 존재하나요?
모든 물체는 인력을 가지고 있습니다. 이를 만유인력이라고 합니다. 지구의 경우는 지구와 물체 사이에 만유인력이 존재합니다. 행성이 다른 물체에 작용하는 만유인력의 크기를 중력이라고 합니다.(엄밀하게 말하면 만유인력과 행성의 자전에 따른 원심력의 합력이지만 만유인력의 크기가 훨씬 크므로 중력과 만유인력을 같은 개념으로 설명하겠음) 만유인력의 크기는 작용하는 천체의 질량과 반지름에 따라 달라지며 질량이 클수록 반지름이 작을수록 커집니다. 화성도 질량을 가진 천체이므로 중력이 있습니다. 그러나 화성은 지구보다 크기도 작고 질량도 작아서 중력의 크기가 지구의 약 32% 밖에 되지 않습니다. 도움이 되셨길 바랍니다.
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Q. 이번 23년 7월말 해운대 해수욕장에 방문했는데 물이 너무 차갑더라고요, 이게 냉수대 라고 하던데 냉수대가 생기는 이유가 무엇인가요?
해수는 바람에 의해 이동합니다. 표면에 부는 바람과의 마찰 때문에 일어나는 일입니다. 북반구에서는 표면에서는 바람이 불어가는 방향의 오른쪽 45도 방향으로 이동하며, 깊이가 증가함에 따라 해수의 이동 방향은 시계방향으로 회전합니다. 해수의 이동 방향이 표면과 정반대가 되는 곳까지를 에크만층 또는 마찰저항심도라고 합니다. 이 깊이까지의 해수의 이동방향을 계산하면 전체적으로 바람이 불어가는 방향에 대해 직각 오른쪽으로 이동합니다. 우리나라의 여름에는 주로 남풍계열의 바람이 붑니다. 남풍은 남쪽에서 북쪽으로 부는 바람이므로 남풍이 부는 경우 해수는 동쪽으로 이동합니다. 남동해안이나 동해안에서는 육지에서 멀어지는 쪽으로 표층 해수가 이동하는 것입니다. 표층 해수가 육지에서 먼바다 쪽으로 이동하면 아래쪽에 있던 차가운 물이 올라옵니다. 이것을 용승이라고 합니다. 연안을 따라 용승이 일어나므로 차가운 물의 띠, 즉 냉수대가 형성되는 것입니다. 따라서 남풍이 지속적으로 부는 경우 기온은 높아도 연안 해수의 온도는 낮은 경우가 생깁니다. 이 경우 해수욕장은 임시 폐쇄됩니다.