안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 하늘에 있는 무지개는 어떻게 만들어지나요?
무지개는 햇빛이 공기중을 지나 물방울에 도달할때 빛이 물방울에 들어가며 굴절되게 되는데 이때 공기에서 물로 들어가면서 속도가 달라지게되고(매질이 다르기에) 빛이 꺽이게 되면서 각도에 따라 굴절의 정도가 달라져 색이 분리되는 과정을 거치게 됩니다. 빛이 물방울 안에서 굴절된 후 물방울의 뒷면에서 반사되고 이 반사로 인해 물방울 안에서 빛이 다시 나오게 되는데 이때 빛이 굴절되는 각도가 다르기에 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라색 순으로 우리가 알고 있는 무지개색이 나타나게 됩니다. 짧은파장인 보라쪽은 더 많이 굴절되고 긴 파장의 빨간쪽은 덜 굴절되게 되면서 바라보게 되는 것입니다!
Q. 하늘의 별이 폭발 되어서 사라지는 경우도 있나요?
하늘의 별이 폭발해 사라지는 것을 초신성이라고 부르지요! 초신성은 크게 2가지라 나뉘어지며 1형,2형으로 나뉘어 집니다~ 1형의 경우 백색왜성이 폭발하여 발생하는데요. 백색왜성이 압축되어 매우 높은 밀도를 가지고 있는데 일정한 한계를 넘게 되면서 폭발하게 된느것입니다! 2형의 경우 거대한 별이 연료를 모두 소모하고 중력붕괴를 일으킬때 발생하게 되는데요. 거대 별의 중심에서 핵융합 반응이 멈추고 핵이 압축되며 폭발하는ㄱ ㅘ정을 거치게 되는것이며 별의 외층을 우주로 방출시키고 폭발 후에 중성자별이나 블랙홀로 변하게 되는 과정을 거칩니다~ 초신성은 우주에서 발생하는 많은 원소들이 초신성 폭발을 통해 만들어지고 우주로 방출되는 과정을 거치게 됩니다!
Q. 하늘에 구름은 어떻게 떠 있을 수 있나요?
구름이 하늘에 떠 있을수 있는 이유는 공기중에 물방울이나 얼음 결정이 아주 작은 크기로 떠있기 때문인데요. 구름을 구성하는 물질은 ㅜㅅ증기나 물방울이지만 크기가 매우 작고 가벼워 중력에 의해 떨어지지 않고 하늘에 떠있께 되는것입니다. 구름은 대기중의 수증기가 응결하여 형성되며 대기중의 수증기가 공기중에서 차가운 표면에 닿거나 기온이 떨어지면 응결하여 작은 물방울이나 얼음 결정으로 변하게 되는것이지요. 구름을 이루는 물방울은 매우 미세하여 일반적인 물방울은 지름이 약 10마이크로미터~15마이크로미터 사이를 나타내 우리가 눈으로 볼수 있는 크기가 아니기에 중력이 충분히 작용하지 않고 공기저항력의 영햐을 더 받게 되면서 공중에 떠있께 된답니다! 구름은 대기중에서 공기 덩어리 안에 형성되고 상승기류는 대기가 따뜻해져서 상승하거나 산악지형에 의해 공기가 상승하거나 차가운 공기와 따뜻한 공기가 만날때 발생하게 된답니다! 구름은 물방울이 계속 떠있을수 있또록 상승기류에 의해 유지되는것이라고 생각하시면 됩니다!
Q. 왜 하늘은 낮에는 파랗고, 해질녘에는 붉게 보이나요?
하늘의 색은 대기중의 빛의 산란과 관련을 가지게 되며 낮 동안 하늘이 파랗게 보이는 것은 레일리 산란때문입니다. 대기중의 작은 입자들이 태양빛을 산란시킬때 다양한 색의 빛으로 이루어진 태양빛의 파란빛(짧은파장)이 다른 색에 비해 산란이 더 잘일어나므로 하늘이 파랗게 보이게 됩니다. 해질녘에 하늘이 붉게 보이는것은 태양이 수평선 가까이에 있으면서 대기를 ㅗㅌㅇ과하는 거리를 길게 하고 긴 경로를 따라 빛이 대기를 통과하며 파란색과 초록색 빛은 더 많이 산란되어 사라지게 되면서 붉은색과 주황색 빛의 상대적으로 덜 산란된 빛만 남아 보이게 되는것이지요!
Q. 하늘에서 내리는 비는 어떻게 생성되나요?
비가 생성되는 과정은ㅇ 물이 대기중 기체에서 액체로 변하는 응결과정인데요~ 지구 표면의 물이 대기로 증발하면서 시작하게 된답니다. 호수나 바다 강 같은곳에서 물이 기화되며 수증기가 대기로 올라가게 되는데 식물에서도 증산작용으로 수증기를 만드렁내게 되지요. 대기중으로 상승하며 차가운 공기와 만나기 전에 많은 양의 수증기를 가지게 되는것인데요. 대기중에서 상승한 따뜻한 공기가 고도가 높아지며 차가워지게 됩니다. 기온이 낮아지면서 수증기는 응결이라는 과정으로 작은 물방울로 변하게 되며 수증기가 수백개의 작은 물방울로 결합해 응집되는 과정으로서 작은 물방울들이 구름을 형성하게 됩니다. 이 물방울들이 매우 작아 눈에 보이지 않게 되는데 구름을 형성하는 물방울들은 바람과 함께 하늘을 떠다니며 일정한 크기와 모양을 유지하게 됩니다~ 이들이 게속 모이게 되면 구름을 형성하게 되는데요 물방울둘이 서로 부딪히면서 충돌하면 응집과정을 거치면서 점점 커지게 된답니다! 구름속에서 물방울이 커져 일정한 크기 이상이 되면 중력에 의해서 떨어지게 되는데 이들이 우리가 알고 있는 비인것이지요!