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지구과학·천문우주
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.
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Q. 대기중 이산화탄소 농도가 여름일때 높아져야되는데 왜 생물권의 광합성으로 인해 이산화탄소의 농도가 줄어드는 걸까요?
하와이에 있는 관측소에서 측정한 것을 보면 이산화탄소 농도가 여름에는 낮고 겨울에는 높은 것을 볼 수 있습니다. 이것은 1차적으로 식물의 광합성과 관련이 있습니다. 식물은 광합성을 통해 이산화탄소와 물을 합성하여 녹말을 만들어냅니다. 여름에는 기온이 높아 식물이 생장하기 좋은 조건이 되어 광합성이 활발하게 일어나고, 이로 인해 대기 중의 이산화탄소가 식물에 흡수되기 때문에 농도가 낮아지는 것입니다. 겨울에는 광합성이 일어나는 식물의 잎이 떨어져 광합성을 할 수 없기 때문에 이산화탄소가 흡수되는 양이 줄어들어 이산화탄소 농도가 상대적으로 높아집니다. 겨울에는 난방을 하기 때문에 화석연료 사용량이 증가하는 것도 이산화탄소 농도를 높이는 원인이 됩니다.북반구와 남반구에서 모두 계절에 따른 이산화탄소 농도가 나타나는데 6개월의 차이를 보입니다. 그리고 계절에 따른 차이는 남반구보다 북반구가 큰데 이것은 육지 면적이 더 크기 때문입니다. 육지 면적이 인구 및 식물의 분포에 영향을 주기 때문입니다.
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Q. 태양계 행성은 왜 모두 같은 방향으로 공전하나요...
태양계 행성의 공전 방향은 태양계 생성과정에서 시작됩니다. 태양계는 태양계를 구성한 성운으로부터 형성되었습니다. 성운이 중력 수축하는 과정에서 회전을 하게 되었고, 회전하는 동안 중심부에서는 태양이, 주변부에서는 물질들이 뭉쳐 행성을 형성하였습니다. 따라서 행성들의 공전 방향이 모두 같은 것입니다. 명왕성을 제외한 행성들의 공전궤도면이 거의 동일한 평면에 있다는 사실도 태양계가 성운으로부터 만들어졌다는 증거가 됩니다.