안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 며칠동안 폭설이 계속 내려 교통사고가 많이 났는데 이렇게 갑자기 폭설이 내리는 이유가 무엇인가요?
최근 폭설이 연속적으로 내린것은 기압읩 ㅐ치와 시베리가 고기압에 의한 영향때문이니다. 겨울철 우리나라의 날씨는 시베리아 고기압에 큰 영향을 받게 되는데 북쪽의 찬공기가 강화되며 남하하게 되면서 대기중의 수증기가 따뜻한 서해바다를 만나면서 빠르게 응결하여 폭설을 일으키게 되는것이지요. 이를 레이크 효과라고 하는데 서해가 마치 호수와 같은 역할을 하게 되었다고 하는 것입니다!
Q. 태양의 수소가 모두 헬륨으로 바뀌게 되면 그다음은 어떻게 되나요?
현재 태양은 주계열성 단계라고 알려져 있는데요. 이는 핵융합을 통하여 수소를 헬륨으로 변환하면서 안정적으로 빛을 내는 단계를 의미합니다. 중심부의 약 75%가 수소이며 수소 4개를 헬륨 1개 + 에너지 방출을 통하여 많은양의 빛과 열을 생성해내는 단계이지요. 약 50억년 후까지 현재 상태를 유지할수 있다고 알려져 있습니다. 수소가 모두 소진되면 적색거성 단계로 들어서게 되는데 이 단계에선 태양 중심부의 수소가 모두 헬륨으로 바뀌면서 핵융합이 멈추는 단ㄱ입니다. 중력수축이 이루어지는 단계이기도 하지요 태양의 크기와 밝기가 크게 변하게 되는데 태양이 부풀어 올라 적색거성이 되며 중심부의 수소가 모두 고갈되면 핵융합 반응이 일시적으로 멈추고 중력에 의해 태양이 수축하며 중ㅅ미부분이 뜨거워지게 됩니다. 이후 온도가 충분히 상승하게 되면 헬륨이 융합을 시작하면서 탄소를 생성하게 되고 바깥층이 팽창하면서 태양이 현재보다 약 100배 커지게 되는 적색거성단계로 진입하게 되는 것이지요. 태양의 외곽층이 크게 부풀어 올라 수성, 그멋ㅇ, 지구까지 삼킬 가능성이 있답니다!이 이후 태양의 최후 단ㄱㅖ에선 행성상성운과 백색왜성이 되는데, 적색거성이 된 태양은 헬륨을 핵융합하여 탄소와 산소를 생성하게 되지만 더 무거운 철과 같은 원소를 만들어 내지 못하게 됩니다. 핵융합이 결과적으로 멈추게 되면서 최종적으로 백색왜성으로 변하게 되며 핵융합이 완전히 멈춘 이후 태양의 바깥층은 우주로 방출되어 행성상 성운을 형성하게 됩니다. 이후 남은 핵은 수축하며 고밀도의 백색왜성을 만들어내게되고 매우 뜨겁고 밀도가 높은 천체가 되게 됩니다. 이후 수십억년 동안 서서히 식어가며 어두운 천체로 변하게 됩니다. 우리가 흔히 알고 있는 초신성이나 블랙홀은 태양보다 3배 정도 더 무거운 상태에서 만들어지며 철까지 생성한 이후 초신성 폭발등을 일으켜 블랙홀이나 중성자별을 만들어내게 합니다.
Q. 달에 착륙선이나 우주비행사가 첫발을 디딜때 먼지가 발생 하는데 이러한 먼지는 위험한 부분과 활용할 수 있는 부분은 무엇인가요?
달 표면의 먼지는 미세하고 날카로운 입자로 구성되어 있다고 합니다. 착륙선이 내릴때나 우주 비행사가 움직일때 뽀얗게 퍼지는 현상이 나타나는데 이러한 먼지는 우주 탐사에 있어서 큰 위험이 될수도 있지만 미래의 달 기지 건설에 유용한 자원이 될 수도 있습니다! 달 먼지들ㅇㄴ 운석 충돌로 인해 암석이 미세한 입자로 부서지거나, 대기가 없기에 풍화 작용 없이 날카로운 상태로 유지되거나, 태양풍과 우주 방사선이 먼지 입자에 정전기를 발생시켜 잘 떠오르지 않아 나타나게 됩니다. 이들은 우주 비행사의 건강에 위험할수 있으며 폐에 들어가게 된다면 심각한 손상을 입힐수도 있게 되겠지요. 아폴로 미션 당시 우주 비행사들은 달 먼지가 우주복에 붙어 우주선 내부로 유입되며 알레르기 반응과 호흡기 문젤 겪었으며 장기적으로 흡입하면 규폐증과 같은 질병을 유발할수 있다고 알려져 있습니다. 또한 우주선 및 장비가 오작동할수도 있으며 시야가 가려 운행에 방해되기도 하겠지요! 하지만 이러한 달먼지는 건축재료로 활용하거나, 산소 및 자원을 추출해내거나 태양광 패널을 제작할수 있는 장점을 가지기도 한답니다!
Q. 지구 자기장에 대해 궁금합니다 알려주세요.
지구 자기장은 지구를 둘러싼 거대한 자기장으로서 태양풍과 우주 방사선으로부터 생명체를 보호하는 중요한 역할을 하지요. 최근 연구에선 지구 자기장이 점점 감소하고 있으며 과거에는 훨씬 더 강했을수도 있다고 보고 있습니다. 지구 자기장이 형성되는 원리는 다이나모 이론으로 설명하는데, 지구 내부에 고온의 액체 철과 니켈이 존재하는 외핵이 있는데 이곳에서 지구 자전과 외핵의 대류운동으로 전류가 발생하게 되어 거대한 자기장을 형성하고 이에 따라 자기장이 지속적으로 유지된다고 보는 것 입니다. 현재 지구자기장의 평균 강도는 0.25~0.65가우스이며 사람이 직접 느끼기에는 매우 약하지만 생명체를 보호하기엔 충분한 강도로 알려져 있습니다.위성으로 관측해본 결과 지난 200년 동안 지구 자기장은 약 10% 정도 감소했으며 남대서양 자기이상 지역에서는 자기장이 더욱 빠르게 약해지고 있다고 합니다. 약 1000년 후 과학자들은 50%정도 더 감소할 가능성이 있따고 이야기하고있지요. 암석 기록을 통해 지구 자기장은 고 ㅏ거에도 변동을 반복해 왔음을 밝히고 있으며 과거엔 현재보다 더약했던 시기도 있었던 것으로 보고 있습니다! 자기장이 너무 강하면 생명체가 자성을 띠게 되거나 세포 내 화학 반응에 영향을 주기도 하지만 1~2만년 전의 자기장이 현재보다 더욱 ㄱ강했을것으로 보는데 생명체에 치명적이였다는 증거는 따로 발견되지 않고 있습니다. 지구자기장이 현재보다 10배 강하더라도 생명체에 직접적인 피해를 줄 가능서은 낮지만 자기장이 사라진다면 생명체가 크게 위협받게 되겠지요! 자기장은 지난 46억년동안 액체 외핵과 자기장의 역전현상등을 통하여 지속적으로 운동함에 따라 지금과 같은 지구의 모습을 유지할 수 있도록 도와주었답니다!
Q. 지진도 파동에 따라서 피해가 다르다고 하던데 어떤 차이가 있나요?
지진파는 크게 2가지로 나뉠수가 있는데요. 지구 내부를 통과하는 파동인 바디 웨이브, 지표면을 따라 이동하는 표면파로 나뉘게 됩니다. 바디웨이브는 P파와 S파로 나뉘며 P파는 가장 빠르며 피해가 적다라는 특징을 가지지요.압축-이완으로 움직이며 지진을 처음 감지하는 파동입니다. 고체,액체,기체 모두 잘 통과하며 진동이 크지 않기에 피해가 거의 없습니다. 따라서 지진 경보 시스템을 통해 가장 먼저 감지하는 파동입니다. S파는 P파보다는 느리며 지진 피해를 본격적으로 유발할수 이쓴 파동입니다. 고체엥서만 저파되며 횡파이며 2배이상 P파보다 강한 흔들림을 가지게 합니다. 건물 구조를 손상하고 유리창을 파손할수 있습니다. 표면파는 가장 강한 피해를 유발하는 파동으로서 러브파와 레일리파로 나눌수 있습니다. 러브파는 건물을 무너뜨리는 주번으로서 지면을 좌우로 흔드는 횡파의 형태이며 건물 구조를 약하게 만들어 붕괴 위험을 증가시키기며 수직 흔들림보다 수평 흔들림으로 인해 건물에 매우 치명적입니다. 이에 따라 철근 콘크리트 구조물을 심하게 흔들어 벽을 붕괴하거나 도로의 균열을 일으키게 하며 기초 구조가 약하면 쉽게 무너트리게 되는것이지요. 레일리파는 가장 강력한 지지파로 지표면이 물결처럼 위아래로 움직이게 하며 바다의 파도처럼 우밎ㄱ이는 파동입니다. 건물, 교량, 터널 등의 인프라이 치명타를 입히게 된답니다. 피해를 결정하는 욧로 진앙과의 거리, 지반의 성질, 진원 깊이, 건축 구조물이ㅡ 내진 설계 여부 등이 영향을 미치게 합니다. 따라서 이러한 순서대로 P파->S파->표면파 순서로 움직인다고 보시면 될것 같습니다!