안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 우리나라의 경우 여름과 겨울이 확연히 구분되는데요. 왜 더운 여름과 추운 겨울이 있을까요?
우리나라에서는 여름과 겨울이 확연하게 구분되는 이유로 대기의 순환과 지구 자전축의 기울기, 위도와 관련을 가지게 됩니다. 지구는 자전축이 23.5도 기울어져 있기에 계절 변화가 일어나며 여름과 겨울은 지구의 자전축 기울기에 의해 태양과 지구의 상대적인 위치가 달라지게 되지요. 여름은 북반구가 태양을 향하게 되어 햇볕이 직각으로 내리쬐고 낮시간이 길어져 더운 날씨가 지속되지요~ 겨울에는 북반구가 태양에서 멀어져 햇볕이 비스듬하게 내리쬐며 낮 시간이 짧고 기온이 낮아져 추운 날씨가 지속되게 됩니다! 지구의 대기는 적도에서 극지방으로 이동하는 공기에 의해 순환되는데 이 과정에서 다양한 긴상 현상이 나타나게 되며 북반구의 여름과 겨울은 대기의 흐름과 기압대의 차이가 다라지며 한대기단과 시베리아 기단 등이 영향을 주게 되는데요 우리나라는 여름엔 북태평양 고기압이 영향을주기어 장마와 폭염등이 나타나게 되며 겨울엔 시베리아 고기압이 영향을 주기에 한랭한 건조한 공기가 오게 되어 바람과 추위를 가중하게 되는것이지요! 한국은 대륙과 바다가 만나는 위치에 있어 기후가 극단적으로 변화할 수 있는 특성을 가지게 하며 여름엔 서해와 남해에서 불어오는 따뜼한 해풍이 기온을 상승시키며 겨울엔 차가운 시베리아의 공기가 한반도로 유입되며 기온이 급격히 떨어지게 되지용! 또한 우리나라는 중위도 지역에 있어 여름엔 태양고도가 높고 일사량이 많아지기에 기온이 상승하게 되는것입니다!
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Q. 지구에서 태양은 왜 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지는 걸까요?
지구에서 태양이 동에서 서로 움직이는 것은 지구의 자전때문인데요~ 지구는 자전축을 중심으로 하루에 한번씩 회전하게 되고 자전 방향은 서에서 동으로 우밎ㄱ이게 되지요. 하지만 이것을 지구 안에서 바라보니 동에서 서로 움직이는건ㅅ처럼 보이게 된답니다! 지구는 이러한자전을 24시간을 주기로 이루어지게 하며 매일매일 반복이 되지요!
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Q. 지구 내부 구조는 어떻게 구분되고, 각각의 특징은 무엇인가요?
지구의 내부 구조는 지각, 맨틀, 핵으로 나뉘어지며 각 부분은 고유한 물리적인 성질과 구성 요소를 가지고 있으며 깊이에 따라 온도와 밀도가 점차적으로 변화하게 됩니다! 가장 바깥층으로서 우리가 직접 접하는 지각은 대륙지각과 해양지각으로 구성되어 있으며 주로 실리콘과 산소를 포함한 규산염 광물로 구성되어 있습니다! 대륙지각은 주로 화강암과 편마암 등의 암석으로 이루어져 있꼬 해양지각은 현무암으로 이루어져 있습니다! 지각은 상대적으로 낮은 온도와 밀도를 가지지요~ 그 밑은 맨틀인데요~ 맨틀은 지각 아래에 핵 위에 위치한 두번째 층으로 지구의 대부분을 차지하고 있습니다. 약 2,900km에 달하며 철, 마그네슘, 실리콘 등의 규산염 광물들로 구성되어 있으며 맨틀은 고체이지만 높은 온도와 압력으로 인해 점성이 있는 고체 상태를 유지하게 됩니다~ 다음은 핵인데요 중심부에 위치하며 맨틀 아래에 있죠. 철과 니켈로 구성되어 있으며 액체와 고체로 구분되어 외핵과 내핵으로 나누게 됩니다! 외핵은 지구 자기장을 생성하는데 중요한 역할을하며 액체상태로 되어있으며 내핵은 고체상태로 높은 온도와 압력을 유지하고 있답니다! 지구 내부로 들어갈수록 물리적인 값이 변화되게 되는데 온도 같은경우 점차 상승하며 압력같은 경우도 상승하게 되지요!
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Q. 우주에서 시간이 느리게 흐르는 이유는 무엇인가요?
우주에서 시간이 느린 이유는 상대성이론때문입니다! 이는 알베르트 아이슈타인이 이야기한것으로 중력에 의해서 시공간이 휘어지면서 나타나는것으로 알려져 있지요! 중력장이 강한곳은 상대적으로 시간이 느리게 흐르게 되는데 지구 가까운곳이나 블랙홀 근처와 ㄱㅌ은 곳에서는 시간이 느리게 흐르게 된다는 것이지요! 또한 특수 상대성 이론에 따르면 물체가 빛의 속도에 가까운 속도로 우밎ㄱ일수록 그 물체에서 흐르는 시간이 느려지게 되며 속도에 의한 시간 지연이 발생하여 빠르게 이동하는 우주선 내부에서의 시간은 지구에서의 시간보다 느리게 흐르며 이러한 현상은 이미 실험을 통해 증명되었지요! GPS 위성같은 경우는 지구와 다른 환경에서 시간지연을 보정해줘야지만 정확한 위치 교정이 가능하게 됩니다!
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Q. 태양계의 각 행성들의 궤도를 아는 방법이 무엇인가요?
케플러의 법칙은 17세기 초 독일의 천문학자인 요하네스 케플러가 행성들의 궤도 운동을 연구하여 제시한 세가지의 법칙인데요~ 1법칙은 타원궤도 법칙으로서 행성들이 타원형의 궤도를 따라 태양을 공전하며 이 타원에는 두개의 초점이 있는데 그중 하나가 태양으로 보는것이지요. 2법칙은 행성과 태양을 잇는 선분이 일정 시간동안 같은 면적을 지나가며 행성이 태양에 가까운 곳에 있을때 빠르게 움직이며 멀리 있을때 느리게 움직인다고 보는 것이지요. 3법칙은 조화의 법치긍로서 두 행성의 공전 주기와 궤도 반지름의 관계는 일정하며 두행성의 공전 주기의 제곱은 그 궤도 반지름의 세제곱에 비례한다고 보는 것이지요! 뉴턴의 만유인력 법칙은 행성들의 운동을 이해하는데 중요한 역할을 하며 두 물체 사이의 중력의 크기와 두 물체 질량의 곱에 비례하고 그들 사이의 거리 제곱에 반비례한다고 설명하지요`~ 뉴턴의 중력 이론을 사용하면 행성의 궤도에 관한 보다 정밀한 계산을 해 낼수 있게 되는 것이지요! 천체 관측은 실제로 행성들의 위치를 측정하고 그 궤도를 파악하는데 매우 중요하며 현대의 천문학자들은 다양한 방법으로 행성들을 추적하게 됩니다! 이를 바탕으로 컴퓨터 모델링과 시뮬레이션을 사용하여 완벽하게 유추해 내게 되는것이지요!