안녕하세요.
지구과학·천문우주
Q. 지구에서 보는 달은 왜 한쪽 면만 보이나요
달은 자전 주기와 공전 주기가 약 27.3일로 같습니다. 지구를 한 바퀴 공전하는 동안 한 번 바전하는 셈입니다. 이것을 동주기 자전이라고 합니다. 이로 인해 지구에서는 항상 달의 앞면만 볼 수 있습니다. 친구와 손을 마주잡고 돌아보세요. 둘이 손을 잡고 도는 동안 나도 친구도 서로의 뒷모습을 볼 수 없습니다. 이것이 동주기 자전입니다.
지구과학·천문우주
Q. 달의 뒷면은 아직 알수없는건가요?
달은 공전 주기와 자전 주기가 같은 동주기 자전을 하기 때문에 지구에서는 항상 달의 같은 면만 볼 수 있습니다. 따라서 달의 뒷면을 보기 위해서는 달의 뒤편으로 가야 합니다. 2022년 발사된 우리나라의 위성인 다누리가 달의 뒷면 사진을 찍어서 보낸 것이 있습니다. 검색하면 잘 나옵니다.
지구과학·천문우주
Q. 다이아몬드는 어떤 물질로 되어있기에 빛이 나고 단단한건지 과학적 이유가 궁금해요.
다이아몬드는 연필심과 같은 원소인 탄소(C)로 구성되어 있습니다. 연필심인 흑연에 비해 다이아몬드가 단단한 이유는 결정 구조가 다르기 때문입니다. 흑연은 탄소가 평면으로 결합되어 있고, 이들 평면들은 다시 약한 결합으로 연결되어 있습니다. 따라서 흑연은 얇은 층으로 벗겨지는 성질이 있습니다. 다이아몬드는 결합할 수 있는 모든 방향이 공유결합을 하고 있어 매우 단단합니다. 단단하다는 것은 서로 마찰시켰을 때 긁히거나 긁히지 않는다는 것입니다. 다이아몬드가 귀한 것은 보석 중에서 가장 단단하고 희귀하기 때문입니다. 단단하기 때문에 일상적인 생활에서 일어나는 마찰에 의해서 표면에 긁힘이 생기지 않고 그로 인해 광채를 계속 유지할 수 있는 것입니다. 그러나 단단하다는 것(경도)이 강하다는 것(강도)은 아닙니다. 다시 말해서 망치로 다이아몬드를 때려도 깨지지 않는다는 것은 아닙니다. 망치로 다이아몬드를 때리면 유리처럼 부서집니다.
화학
Q. 여름에는 습도가 높고, 겨울에는 습도가 낮은 이유가 궁금합니다.
우리나라의 북서쪽에는 대륙이, 남동쪽에는 해양이 위치하고 있습니다. 육지와 해양은 비열-물질 1g의 온도를 1℃ 올리는데 필요한 열량-이 다릅니다. 육지보다 해양의 비열이 더 크기 때문에 여름에는 대륙이 더 빨리 더워지고, 겨울에는 반대로 대륙이 더 빨리 냉각됩니다. 이로 인해 여름에는 대륙 쪽에서 상승 기류가 발달하고 해양 쪽에서 대륙 쪽으로 공기가 이동하게 됩니다. 겨울에는 반대로 상대적으로 따뜻한 해양에 상승 기류가 발달하고 대륙 쪽에서 해양 쪽으로 공기가 이동하게 됩니다. 이것이 계절풍입니다. 여름에는 해양 쪽에서 공기가 유입되므로 습도가 높고, 겨울에는 대륙 쪽에서 공기가 유입되므로 건조한 것입니다. 겨울에 산불이 잘 일어나는 것도 공기 중의 습도가 낮기 때문입니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구온난화가 심해지면 빙하기가 온다던데, 왜 그런것인가요?
지구 온난화가 심해지면 빙하기가 온다는 것을 이해하기 위해서는 해수의 순환을 알아야 합니다. 해수의 순환에는 표면에서 흐르는 표층 순환과 깊은 곳까지 내려가는 심층 순환이 있습니다. 표층 순환은 주로 바람에 의해 만들어지고, 심층 순환은 해수의 밀도차에 의해 만들어집니다. 심층 순화이 일어나기 위해서는 해수가 침강해야 하는데, 침강이 일어나는 곳은 남극 주변과 그린란드 부근입니다. 지구 온난화가 심해지면 극지방의 빙하가 녹게 됩니다. 빙하가 녹으면 녹은 물이 그린란드 주변 바다로 흘러 들어갑니다. 이 물은 담수이기 때문에 주변의 해수보다 밀도가 작고, 침강이 일어나는 해역의 해수 밀도를 감소시킵니다. 해수의 밀도가 감소되면 침강이 약화됩니다. 극지방에서의 해수의 침강이 약화되면 이와 연결되는 표층 순환-북대서양의 멕시코 만류-이 약해집니다. 멕시코 만류는 저위도에서 고위도로 흐르는 난류이므로 저위도에서 고위도로 열을 수송하는 역할을 합니다. 멕시코 만류가 약해지면 고위도로의 열 수송이 감소하고 이로 인해 고위도에서는 기온이 내려가게 됩니다. 그러나 반대로 저위도에서는 수송되어야 할 열이 그대로 남게 되어 오히려 기온이 올라가는 현상이 나타날 것입니다. 따라서 지구 온난화가 심해지면 빙하기가 온다는 것은 반만 맞는 이야기라고 할 수 있습니다. 이러한 내용을 다룬 것이 영화 '투모로우(The day after tomorrow)'입니다.