안녕하세요.
지구과학·천문우주
Q. 북극이나 남극 등 기후변화로 인해 얼음이 많이 녹았다고 하는데..
지구온난화로 인해 지구의 평균기온이 상승함에 따라 대륙빙하가 많이 감소했습니다. 바다에 떠있는 빙산은 녹아도 해수면에 아무 영향을 주지 않습니다. 컵에 얼음을 넣고 물을 가득 부어 놓은 후 얼음이 녹아도 컵의 물이 넘치지 않는 것과 같은 이치입니다. 그러나 남극 대륙이나 그린란드, 알프스, 알래스카 등 육지에 있는 빙하가 녹으면 이야기가 달라집니다. 대륙빙하가 녹아서 바다에 유입되면 물이 가득찬 컵에 물을 더 붓는 것과 같습니다.
지구과학·천문우주
Q. 우리가 아는 남극이 사막이라는데 맞나요?
사막은 모래만 있는 곳이 아닙니다. 사막은 연강수량이 250mm 이하인 곳입니다. 남극의 연강수량은 200mm 미만입니다. 그러나 적게 나마 내린 눈이 녹지 않고 그대로 쌓여서 남아있는 것입니다.
화학
Q. 태양은 무엇을 연료로 태워지는 것인가요?
태양은 별의 진화단계 중에서 주계열성에 속합니다. 주계열성인 별들은 중심에 있는 핵에서 수소핵융합 반응을 통해 에너지를 생성합니다. 수소핵융합반응은 4개의 수소 원자가 1개의 헬륨 원자로 융합되는 반응인데 이 과정에서 질량 결손이 일어나고 이 결손된 질량이 에너지로 전환되는 것입니다. 수소핵융합 반응에는 양성자-양성자 반응(p-p반응)과 탄소-질소-산소 순환반응(CNO순환반응)이 있습니다. p-p반응은 수소 4개가 순차적으로 융합되는 반응이고, CNO순환반응은 탄소, 질소, 산소가 촉매 역할을 하며 4개의 수소가 1개의 헬륨으로 융합되는 반응입니다. 반응의 에너지 생성 효율은 CNO순환반응이 훨씬 좋습니다.
화학
Q. 태양이 어떻게 빛을 발하는 걸까요? 그리고 어떻게 우리가 태양 에너지를 활용할까요?
태양이 빛을 내는 것은 중심핵에서 발생한 에너지가 빛과 열의 형태로 방출되기 때문입니다.태양의 중심핵에서는 4개의 수소원자가 결합하여 1개의 헬륨원자로 바뀌는 일이 일어납니다. 이를 수소핵융합반응이라고 합니다. 수소핵융합반응 과정에서 4개의 수소원자가 헬륨원자로 융합되는 동안 질량의 일부가 손실됩니다. 이를 질량결손이라고 합니다. 결손된 질량은 아인슈타인이 밝혀낸 E=mc^2라는 과정으로 에너지로 전환됩니다. 이때 발생되는 에너지의 양은 광속의 제곱에 비례하므로 적은 양의 질량결손에 의해서도 엄청난 양의 에너지가 발생합니다. 태양의 중심핵에서 핵융합에 의해 발생되어 방출되는 에너지는 지구에서의 측정으로 가늠해볼 수 있습니다. 지구의 대기권 밖에서 태양광선에 수직인 면이 빋는 에너지양을 측정한 후 이를 태양-지구 거리를 반지름으로 하는 구의 면적에 곱해주면 됩니다.우리는 이 태양 에너지를 직접적으로 간접적으로 이용합니다.직접적으로 이용하는 방법은 태양열 발전, 태양광 발전 등입니다.간접적인 방법은 태양 에너지에 의해 일어나는 현상들을 이용하는 것입니다. 위도에 따라, 또 지표의 상태에 따라 태양빛을 흡수하는 정도가 다릅니다. 태양빛으루흡수하는 정도가 다르면 온도도 달라집니다. 온도가 달라짐에 따라 구 위에 있는 공기의 온도도 달라지고 밀도도 달라집니다. 이로 인해 가열되어 가벼워진 공기는 상승하고 상대적으로 차가워진 공기는 무거워져 하강합니다. 하강한 공기는 지면을 따라 발산하며 상승으로 인해 공기가 부족해진 쪽으로 이동합니다. 이것이 바람이 부는 이치입니다. 따라서 풍력을 이용하는 것은 태양 에너지를 이용하는 것이 됩니다.바다 표면에 부는 바람은 바다 표면을 움직여 파도를 만들어냅니다. 따라서 파도를 이용하는 것도 태양 에너지를 이용하는 것입니다.우리가 먹는 채소는 광합성을 통해 물과 이산화탄소를 탄수화물로 바꿉니다. 동물은 이를 먹고 지랍니다. 따라서 우리가 음식을 섭취한다는 것은 태양 에너지를 섭취하는 것입니다.오리O에서 나오는 썬O이라는 과자의 광고에 "태양의 맛"이라는 문구가 있습니다. 예전에는 "태양을 먹는다"라고 했었는데.... 앞에서 말한 내용을 생각한다면 '태양을 먹는다'나 '태양의 맛'은 썬O에만 적용되는 것이 아니라 모든 음식물에 적용된다는 것이 제 생각입니다.
화학
Q. 액체 1ml 가 1g이라고 알고있었는데 샴푸에 표기된거 보니 달라요 맞나요?
액체 1ml가 1g이라고 하는 것은 밀도와 관련된 문제입니다. 우리가 사용하는 밀도의 단위는 g/cm^3입니다. 따라서 밀도가 작은 물질과 큰 물질을 비교하면 같은 부피를 갖더라도 밀도가 큰 물질의 질량이 더 큽니다. 샴푸의 경우 밀도가 1보다 작기 때문에 부피는 500ml이지만 질량은 500g보다 작게 나오는 것입니다. 밀도와 비슷한 개념으로 비중이라는 것이 있습니다. 이것은 4°C의 물 1cm^3의 질량을 기준으로 한 것입니다. 즉 물보다 무거운가 가벼운가 하는 것입니다. 나무도막이 물에 뜨는 것은 밀도가 1보다 작기 때문이라고 해도 되지만 비중이 물보다 작기 때문이라고 해도 됩니다. 물보다 가볍기 때문이라고 말할 때는 질량이 아니라 비중이나 밀도의 개념을 적용한 것입니다.