안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 만약 지구에 자기장이 없으면 어떻게 되는지 궁금합니다.
지구의 자기장은 지구 중심부인 핵에서 용융된 철이 흘러가면서 전류를 만들고 지구 전체를 감싸는 자기장을 형성하게 해주죠. 이러한 자기장은 지구를 거대한 자석처럼 만들고 자기력선은 북극에서남극으로 흐르게 해줍니다. 자기장이 없어지면 전리층과 대기 상층이 빠르게 침식되고 우주 방사선이 지표면까지 도달하고 DAN의 손상이나 암 발생률 증가, 생명체 생존에 큰 위협적인 존재가 될것입니다. 또한 자기장이 없으면 태양풍이 지구의 대기를 조금씩 벗겨내게 될것이고 수십억년이라는 시간동안 화성처럼 얇은 대기층만 남기게 하겠지요. 자기장은 사라지진 않지만 극이 바뀌거나 약해지는 현상엔 과거에도 있었으며 평균적으로 2~30만년 마다 극이 반전되는 과정을 거치게 된다고 알려져 있습니다.
Q. 화산재는 대기권에 어떤 영향을 미치나요?
화산재는 화산암이 잘게 부서진 고온의 광물질, 유리, 가스, 밀집자 등의 혼합물로서 입자 크기는 매우 작아서 바람을 타고 수천~수만km까지 확산된다고 알려져 있습니다. 태양빛을 차단하여 지구를 냉각시키고 화산재와 유황가스가 성층권에 도달하게 되면서 에어로졸로 변하여 햇빛을 반사하고 차단되게 됩니다. 1991년 필리핀의 피나투보 화산이 폭발하였을때 전 세계의 평균 기온이 약 0.5도 감소한것으로 알려져 있죠. 성층권에 도달한 화산재는 전 지구적인 바람을 따라 퍼져 기상 패턴도 변화시키고 항공기 운항 등에 치명상을 입히게 됩니다.
Q. 화성에 여행을 가는 것이 가능할까요?
언젠가는 그럴날이 오긴 할것같은데.. 시간이 매우 필요하지 않을까 싶습니다! 초기엔 매우 소수의 인원, 고비용, 고위험이 동반될것이며 이러한 것들이 안정화 되기까지는 몇십년 아니 몇백년의 시간이 걸릴 수도 있겠지요.1960년대부터 무인 탐사선을 보내 화성을 탐사하기 시작했지만 본격적으로 화성을 탐사한것은 불과 몇년 되지 않았고, 대표적으로 스페이스X의 스타십이라는 초거대형 우주선을 통해 유인비행을 진행하고자 하지만 기술적인 여러 문제들(생존 장비, 방사선 차단, 추진력, 복귀 기술 등)이 아직까지도 존재한다고 알려져 있지요. 또한 편도로 약 6~9개월이 필요하는 왕복 소요시간 또한 굉장히 힘들것으로 예상됩니다.
Q. 별이 반짝이는건 왜그런건지 궁금합니다.
별이 반짝거리는 것은 지구의 대기 때문인데요. 지구의 대기는 빛을 굴절시킵니다. 별빛은 수백~수천년 광년떨어진 곳에서 직선으로 지구에 도달하게 되는데 지구의 대기층을 통과할때 공기의 밀도나 온도, 습도, 움직임이 일정하지 않기에 빛이 굴절되게 됩니다. 이 굴절이 불규칙하게 일어나며 별빛의 방향이 미세하게 흔들리거나 색깔이 변하면서 반짝이는것 처럼 보이게 되죠. 도시엔 가로등이나 건물조명, 네온사인등에 의해 하늘이 밝기에 어두운 별빛이 잘 안보이고 반짝임도 흐릿하게 됩니다. 시골은 하늘이 어두워 더 많은 별들이 보이고 작은 반짝임도 눈에 잘 띄게 되는 것이지요. 도시의 대기는 또한 미세먼지나 공해, 열기류 등에 의해 더 불안정해지거나 탁해지기도 한답니다!
Q. 태양계 다른 행성에서도 번개가치는걸 보면서 드는 생각은, 전기속도가 진공과 대기중 에서 속도차가 있는가요?
전기는 지공에선 전류의 형태로 흐르지 못하며 대기에선 방전형태로 이동하기에 속도와 전달방식이 다르다고 할수 있껬네요. 전기는 전하의 흐름이며 전기장의 전파는 전자기파이며 번개는 절연이 무너져 전기가 공기중으로 튀는 현상입니다. 전기장은 진공에서도 전파가 가능하고 빛의 속도인 약 30만km/s로 움직이죠. 단 전하의 흐름 자체는 진공에서는 성립하지 않게 되는데 대신 전자빔, 플라즈마, 입자 가속기 등에서 전자 자체를 진공에서 가속시킬수는 있다고 알려져 있습니다. 공기나 다른 가스는 절연체이지만 일정 전압이 넘게 된다면 절연이 깨지고 방저 통로가 생기고 번개는 전리된 통로를 따라 전류가 흐르며 이동하게 되죠. 번개가 공기중에서 전파되는 속도는 빛의 속도와 가깝지만번개의 전파 속도는 초속 수만~수십만m/s수준이 됩니다. 가스형행성인 목성, 토성, 해왕성 등은 극심한 번개현상이 나타나는것으로 알려져 있는데 이들의 대기인 메탄, 암모니아, 수소 등이 절연체 역할을 하며 방전이 이루어지는 것이죠. 번개는 플라즈마 통로를 단계적으로 만들어가며 전파되고 이 전파는 단순한 전자기파가 퍼지는 것과 다르게 계단식으로 이루어지게 되고 실제 방전 경로가 형성되기까지 여러번 시도 되기에 속도가 제한됩니다.