안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 지구는 동그랗다인데 왜 동그란건가요?
지구가 둥근것은 중력때문인데요 36억년 전 태양계가 형성될 당시 지구는 처음부 터 완전히 둥근 형태는 아니였을거승로 추측합니다. 지구는 먼지와 가스가 모여 형성된 후 시간ㅇ ㅣ지나며 점점 구형으로 된것으로 보입니다! 태양계 원시 성운단계에선 태양계 원반이 중력으로 뭉치기 시작하였고 중심에 태양이 생긴이후 주변에 미행성들이 형성되었습니다. 이후 미행성들이 서로 충돌하고 합쳐지며 지구가 형성되었고, 충돌 과정에서 엄청난 열을 발생시키고 지구를 완전히 녹은 마그마의 바다형태로 만든것이지요. 이후 44억년~43억년정도 전에 마그마 상태의 지구는 주엵에 의해 자연스럽게 가장 안정적인 모양으로 변형된것으로 보입니다! 중력이 강하게 작용하며 구형을 이룬것이지요! 중력은 모든 방향에서 같은 힘으로 물체를 끌어당기며 작은 물체는 중력이 약해 불규칙한 모양이 될수 있지만 지구처럼 질량이 크게 되면 중력이 강해서 스스로 둥근 모양을 형성하게 합니다. 지구는 또한 완벽한 구형이 아니라 둥글납작한 타원체 입니다! 그렇다면 지구의 모양이 지각 변동으로 인하여 바뀔수 있을까요? 그것은 현실적으로 힘들게 됩니다! 이러한것들은 국지적인 현상으ㅗ 지역적으로 발생하기에 전체 모양을 바꿀만큼의 큰 힘이 작용하기는 힘들게 되는것이지요! 즉 중력이 그만큼 더 강하게 작용하게 된다는 것입니다! 역사적으로 사람들은 지구가 평평하다고 주장한 사람들이 많은데 이는 멀리 떠나는 배가 점점 아래로 가라앉는듯 보이게 되기에 실제 경험한것이 그렇기에 그런것이지요!
Q. 우주에서 암흑물질이라는 것이 뭔가요?
암흑물질은 우리 눈에 보이지 않지만 중력을 통해 그 존재가 확인된 물질로서 우리가 직접 볼수 없고 빛과 상호작용하지 않지만 우주의 구조 형성과 은하의 운동에 중요한 역할을 하는 미지의 물질입니다! 암흑물질이 존재한다고해서 우주가 검은색으로 보이는것은 아니며 우주가 검게 보이는 것은 빛이 없는 공간에서 아무것도 보이지 않기 때문이지요! 일바넞ㄱ으로 은하의 중심에 가까운 별들은 빠르게 회전하고 바깥쪽 별들은 느리게 회전하여야 하는데 관측을 실제로 해보니 은하의 바깥쪽 별들도 중ㅅ미부 별들과 비슷한 속도로 회전하고 있음을 밝히게 되었고 우리가 보이지 않는 거대한 질량이 은하를 감싸고 있따고 예측하게 된것이지요! 중력은 빛의 경로를 휘게 만들어주는데 은하단 주변에서 예상보다 더 가한 중력 렌즈 효과가 관측되었꼬 우리가 볼 수 없는 질량이 빛을 휘게 만ㄷ르정도로 강한 중력을 가지고 있따는 것을 의미하기도 하지요! 우주는 거대한 은하들이 거미줄같은 구조를 이루고 있끼에 만약 암흑물질이 없다면 지금처럼 은하들이 형성되기 어려웠을것이며 암흑물질이 강한 중력을 형성하며 은하들을 뭉치게 만든것으로 보고 있지요! 암흑물질은 지금까지 어디나 가설로서 밝혀지지 않았으며 약하게 상호작용하는 무거운 입자, 액시온, 비호라성 중성미자 등으로 예측하고 있습니다! 암흑물질은 은하를 형성하거나 우주의 거대 구조를 형성하고 우주의 팽창속도 변화를 예측하는 과정으로서 우주에 영향을 미치고 있습니다!
Q. 환태평양 지진대의 특징은 무엇인가요?
환태평양 지진대는 태평양을 둘러싸고 있는 지진과 화산활동이 활발한 지역으로서 지구상에서 가장 많은 지진과 화산폭발이 발생하는 곳입니다. 이곳은 태평양을 따라 호 모양으로 남아메리카 서해안 -> 북미 서해안 -> 알래스카 -> 일본 -> 필리핀 -> 인도네시아 ->뉴질랜드에 걸쳐 있습니다. 전세계 지진의 90%, 화산의 75%가 이곳에서 발생하게 됩니다! 이 지진대는 판과 판이 만나는 경계가 집중된 곳이며 다양한 판 운동이 일어나는 지역입니다! 이곳은 수렴형 경계와 발산형경계, 변환형 경계를 가지고 있으며 수렴형 경계는 대륙판과 해양판이 충돌하는곳에서 발생하며 해양판이 대륙판 아래로 섭입하는 곳이며 일본이나 칠레가 그 예입니다. 발산형경계는 판이 서로 멀어지는 해령과 지진활동이 나타나는곳으로 태평양 중앙해령이 그 예입니다. 변환형은 캘리포니아 샌안드레아스단층과 같은 곳이지요! 환태평양 지진대에는 일본의 후지산이나 필리핀 피나투보 화산, 인도네시아의 메라피 화산 등 유명한 화산들이 많이 ㅇㅆ습니다! 이곳은 지각의 변동이 집중된지역으로서 지구 내부 에너지가 표출되는 주요한 경계선입니다!지구내부에서 발생하는 열에너지를 방출하는 과정으로서 지구의 균형을 유지시켜줍니다. 해양판이 대륙판 아래로 들어가는 섭입대가 많고 새로운 지각을 생성하고 오래된 지각이 사라지는 과정을 반복하게 되지요!
Q. 비가 안오는데 도로나 인도 바닥이 축축한 현상은 왜 생기는건가요?
비가 오지 않았는데도 도로나 인도가 축축해지는 현상은 공기중에 포함된 수증기가 차가운 도로나 인도 표면에 응결하여 물방울이 맺히는 현상으로 이른 아침이나 밤 시간대에 발생하게 됩니다. 밤사이 기온이 내려갔따가 아침에 기온이 오르면서 공기중의 수증기가 도로 표면에 응결하여 축축해 보이게 되며 고온 다습한날씨이거나 기온이 급격히 변화하는 날에 더 뚜렷하게 나타나게 됩니다! 공기중의 미세먼지나 대기 오염물질은 수분을 잘 흡수하는 성질이 있끼에 습도가 높은날에 미세먼지가 수분을 흡수하여 ㅗ로나 인도 표면에 얇은 물층을 형성하게 되고 황사나 미세먼지가 많은 날에 도로가 축축해보이는 경우도 있습니다! 지하에는 또한 항상 일정량의 수분이 존재하기에 기온 차이와 기압 변화에 의해 지표면으로 수분이 올라올수 있고 차량에서 나오는 배기가스엔 수증기가 포함되어 있기에 오ㄴ도 차이로 노면이 응결할수 있습니다! 일부 도로에선 보도블록에 방수코팅이 되어있꼬 공기중 수분을 머금어 축축하게 보이기도 하는것입니다!
Q. 암흑 물질과 암흑 에너지는 무엇일까요?
우주는 우리가 볼수 있는 물질뿐만 아니라 보이지 않는 암흑물질과 암흑에너지로 이루어져 있으며 암흑에너지는 68%, 암흑물질은 27%, 보통물질은 5%를 차지하게 됩니다. 즉 우리가 볼수 있는 물질은 전체의 5%정도이며 나머지 95%는 암흑물질과 암흑에너지로 볼수 없는 것이지요! 암흑물질이란 빛을 방출하거나 흡수하지 않기에 보이지 않으며 중력의 ㅇ ㅕㅇ향으로 그 존재를 알수 잇는 물질입니다. 우리가 볼수 없지만 은하들이 이상하게 빠르게 회전하거나 중력 렌즈 효과를 일으키는 것으로 존재를 추측하는 것이지요. 뉴턴역학에 따르면 은하의 외곽 부분ㅇ ㅔ있는 별들은 중심에서 멀어질수록 속도가 느려져야하는데 은하의 바깥쪽 별들도 거의 같은 속도로 회전하는 관측의 결과를 확인하게 된것이지요. 이는 우리가 보지 못하는 거대한 질량을 은하가 감싸고 있어야 한다는 뜻이므로 암흑물질이 있다는 것을 의미합니다. 강한 중력은 빛을 휘게 만드는데 우리가 보는 은하단에서 보이지 않는 질량이 빛을 휘게 만드는 현상을 관측하였고 눈에 보이는 물질보다 훨씬 많은 질량이 존재해야 한다는 증거로 밝혀집니다. 암흑 물질이 없다면 현재 우리가 보는 은하들의 ㄱ대한 거미줄 같은 구조는 형성될수 없으며 컴퓨터시뮬레이션을 통해서도 암흑물질의 존재가 있어야 지금과 같은 은하들이 생성될수 있음을 확인하여습니다! 아마도 암흑물질은 WIMP(약하게 상호작용하는 무거운 입자), 액시온(가볍고 전하를 띠지 않는 가설상의 입자), 비활성 중성미자(기존 중성미자보다 더 무겁고, 다른 입자와 거의 상호작용하지 않음)정도로 예측하고 있습니다! 암흑에너지란 우주의 팽창을 가속시키는 미지의 에너지로서 암흑물질이 중력으로 물질을 묶는 역할을 하며 우주의 팽창을 밀어내는 힘으로 작용하고 있습니다. 우주 팽창 속도가 증가하고 있는데 1998년 Ia형 초신성을 연구한 과학자들이 멀리 있는 초신성이 예상보다 더 어두워지는 것을 발견하고 우주의 팽창 속도가 시간이 지나면서 빨라지고 있따는 것으로 확인하게 되었습니다. 원래 우주는 팽창하더라도 점점 느려질것으로 예상했지만 가속되고 있었던것이지요! 우주의 초기 상태를 분석한 결과 보통 물질과 암흑물질만으로는 현재의 우주 모습을 설명할수 없었던것이지요~ 따라서 추가적으로 보이지 않는 에너지를 예측하게 된것입니다. 암흑에너지는 우주상수인 진공에너지, 스칼라장, 중력이론 수정등으로 예측하고 있습니다! 암흑물질은 이후 미래의 우주가 빅립(암흑에너지가 매우 강하여 우주의 끝이 팽창하여 결국 은ㅇ하, 별, 원자까지 찢어지는 상황이 됨), 열적죽음(암흑에너지가 일정한 속도로 팽창하면 결국 모든 물질이 너무 멀어져 열과 에너지가 없는 차가운 우주가 됨), 빅 크런치(암흑에너지가 줄어들고 중력이 다시 우주를 수축시키기 시작하다면 우주는 다시 붕괴하여 대붕괴가 다시 발생하게 됨), 빅바운스(팽창하였다 수축한 뒤 다시 새로운 우주로 폭발할수도 있음)으로 나누어 예측하고 있으며 빅프리즈인 열적죽음형태로 나아갈것으로 예측하고 있습니다!