안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 우리나라는 왜 지진이 크게 나지 않는 것인가요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.일본은 환태평양 조산대에 위치해 있어, 매우 활발한 지진 활동이 있는 지역입니다. 이곳에서는 태평양 판, 필리핀 해 판, 유라시아 판 등이 서로 충돌하거나 접촉하는 복잡한 판 경계가 형성되어 있습니다. 이런 판 경계에서 일어나는 충돌이나 미끄러짐이 일본에서 빈번하게 지진을 발생시키는 원인입니다. 반면, 우리나라는 유라시아 판의 내부에 위치해 있으며, 판의 경계로부터 멀리 떨어진 지역입니다. 따라서 지진을 일으키는 주요 판들의 충돌이 한국에서는 크게 일어나지 않기 때문에 상대적으로 지진 활동이 적습니다. 즉, 지진이 활발하게 일어나는 판 경계에서 먼, 안정된 지각 지역에 위치해 있어 큰 지진이 드물게 발생하는 것입니다. 지진은 대부분 판 경계에서 발생하지만, 판 내부에서도 지진이 발생할 수 있습니다. 그러나 판 경계에서 일어나는 지진은 규모가 크고 자주 발생하는 반면, 판 내부에서 발생하는 지진은 대체로 작고 빈도가 낮습니다. 우리나라는 유라시아 판의 내부에 위치해 있어, 판 내부의 스트레스로 인해 발생하는 지진은 가능하지만 그 규모는 일본과 같은 판 경계 지역에 비해 상대적으로 작고 빈도도 낮습니다. 그렇다해서 우리나라가 지진으로부터 완전히 안전한 것은 아닙니다. 역사적으로 한국에서도 지진이 발생한 기록이 있지만, 그 빈도와 강도는 일본에 비해 훨씬 적습니다. 예를 들어, 2016년에 발생한 경주 지진과 2017년의 포항 지진이 한국에서 기록된 큰 지진 중 일부이지만, 일본과 같은 규모의 빈번한 대지진은 아니었습니다. 우리나라는 지진의 위험성이 상대적으로 낮다고 평가되지만, 최근 들어 작은 규모의 지진들이 더 자주 관측되고 있습니다. 이는 판 내부의 응력(압력)이 시간이 지나면서 축적되기 때문일 수 있습니다. 그래서 일부 전문가들은 한국도 지진에 대한 대비가 필요하다고 지적하고 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 인공위성은 어떻게 지구를 돌면서 수평방향으로 비행을 할수 있나요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.인공위성이 궤도에 있을 때, 지구의 중력은 계속해서 위성을 지구 중심으로 끌어당기고 있습니다. 만약 인공위성이 아무런 속도 없이 지구 주변에 머물러 있다면, 중력에 의해 지구로 떨어질 것입니다. 그러나 인공위성은 일정한 속도로 수평 방향(지구 표면에 평행한 방향)으로 움직이고 있습니다. 초속 7.8km라는 속도는 위성이 지구를 안정적으로 돌 수 있는 최소한의 궤도 속도입니다. 이 속도에서 위성은 계속해서 지구의 중력에 의해 끌려 내려가려고 하지만, 동시에 수평 방향으로 매우 빠르게 이동하고 있어 지구를 계속해서 비껴가는 모양이 됩니다. 인공위성이 수평으로 빠르게 움직이면서도 지구로 떨어지지 않는 이유는 원심력과 중력의 균형에 의해 설명됩니다. 인공위성이 지구 주변을 돌 때, 지구의 중력은 위성을 지구 쪽으로 끌어당기는 힘을 제공하고 있습니다. 반면, 인공위성이 매우 빠른 속도로 수평으로 움직이면서 생기는 원심력은 지구로부터 멀어지려는 힘을 제공합니다. 이때 원심력과 중력이 완벽하게 균형을 이루면, 위성은 지구를 일정한 궤도로 계속해서 돌 수 있게 됩니다. 즉, 지구의 중력이 위성을 끌어당기지만, 위성의 빠른 수평 속도가 그 힘을 상쇄시켜, 위성이 궤도에서 안정적으로 유지됩니다. 위성이 수평 방향으로 비행하면서 지구를 도는 이유는, 지구의 곡면을 따라 움직이고 있기 때문입니다. 위성이 수평으로 빠르게 움직이면서, 지구의 곡면이 계속해서 아래로 휘어지므로 위성은 지구에 떨어지지 않고 계속해서 회전 궤도를 유지합니다. 위성이 이동하는 경로는 실제로는 직선이지만, 지구의 곡면이 아래로 휘어지기 때문에 위성이 지구 표면을 따라 돌게 되는 것입니다. 이는 고속으로 던진 물체가 계속해서 떨어지는 듯 보이지만, 그 곡면을 따라 움직이며 궤도를 도는 것과 비슷한 원리입니다. 인공위성이 지구 궤도에서 안정적으로 유지되기 위해서는 일정한 속도가 필요합니다. 저궤도의 경우 초속 약 7.8km, 정지궤도는 초속 약 3.07km 정도의 속도가 필요합니다.
지구과학·천문우주
Q. 날씨가 순식간에 변해버렸네요. 요즘 널씨는 왜 이렇게 변화가 클까요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.지구온난화는 기후 변화를 더욱 불규칙하고 극단적으로 만드는 주요 원인입니다. 대기 중의 온실가스(주로 이산화탄소, 메탄)가 증가하면서 지구의 평균 기온이 상승하고 있습니다. 이로 인해 기후 시스템이 불안정해지며, 특정 지역에서는 한동안 이상 고온이 나타나다가 갑작스레 기온이 떨어지는 상황이 빈번해졌습니다. 해양 온도의 상승 또한 날씨 변화를 크게 유발합니다. 예를 들어, 바다의 온도가 높아지면 태풍이 더 강해지고, 대기 순환에 영향을 미쳐 지역 날씨의 변동성을 높입니다. 제트기류는 지구 대기 상층부에서 빠르게 흐르는 바람인데, 이는 기후 패턴에 큰 영향을 미칩니다. 최근 지구 온난화로 인해 제트기류가 약해지거나 경로가 변화하면서, 기후 변동성이 커졌습니다. 제트기류가 더 남쪽이나 북쪽으로 위치를 변경하면, 특정 지역에는 한동안 고온이 지속되다가 갑자기 찬 공기가 유입되는 등의 급격한 날씨 변화가 발생할 수 있습니다. 이는 최근의 급격한 기온 하락의 원인 중 하나로 볼 수 있습니다. 엘니뇨나 라니냐와 같은 해양과 대기의 상호작용은 날씨 변화에 큰 영향을 미칩니다. 현재는 라니냐 현상이 지속되고 있는데, 이는 열대 태평양의 수온이 평년보다 낮아지며 대기 순환에 영향을 미치는 현상입니다. 이로 인해 전 세계적으로 기후 패턴이 왜곡되어, 특정 지역에서는 비정상적으로 더운 날씨가 나타나거나, 그 반대의 추운 날씨가 갑자기 나타날 수 있습니다. 기온 변화는 대륙 고기압과 저기압의 형성과 이동에 의해 발생합니다. 특히 가을과 겨울로 넘어가는 시기에는 북반구에서 시베리아 고기압과 같은 찬 고기압이 발달하면서 갑작스러운 추위가 찾아오는 경우가 많습니다. 최근 경험한 쌀쌀해진 날씨도 이와 관련이 있을 가능성이 큽니다. 반대로, 저기압이 발달할 때는 더운 공기가 유입되며 따뜻한 날씨가 나타나기도 합니다. 날씨는 지구의 복잡한 기후 시스템의 결과로 나타나며, 이 시스템은 해양, 대기, 지표면, 생물권의 상호작용에 의해 영향을 받습니다. 최근 기후 변화로 인해 이 시스템이 예전보다 더 빠르고 불안정하게 변하고 있습니다. 따라서 기온이나 강수량이 갑자기 변하는 상황이 자주 나타나고 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 화성은 지구와 어떤점이 비슷한 행성인가요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.화성의 하루(즉, 자전 주기)는 약 24시간 37분으로 지구의 하루와 매우 비슷합니다. 즉, 화성에서도 지구와 비슷한 하루주기(낮과 밤)를 경험할 수 있습니다. 화성은 지구처럼 자전축이 기울어져 있습니다. 지구는 약 23.5도, 화성은 약 25.2도 기울어져 있어, 계절의 변화가 있습니다. 화성에서도 여름, 겨울, 봄, 가을 같은 계절이 나타나며, 지구와 유사한 환경적 변화를 겪습니다. 물론, 계절의 길이와 강도는 다릅니다(화성의 계절은 지구보다 더 깁니다). 화성의 표면에는 지구처럼 산, 계곡, 화산 등이 있습니다. 특히, 태양계에서 가장 큰 화산인 올림푸스 몬스와 깊은 계곡인 마리너스 협곡은 화성의 대표적인 지형입니다. 이처럼 화성도 지구처럼 다양한 지형적 특징을 가지고 있습니다. 화성에는 대기가 존재하며, 주로 이산화탄소로 이루어져 있습니다. 비록 대기의 밀도가 지구의 1% 정도로 매우 희박하지만, 지구처럼 기압과 대기의 변동이 있는 점에서 유사성을 찾을 수 있습니다. 화성에서도 바람이 불고, 먼지 폭풍과 같은 대기 현상도 발생합니다. 지구처럼, 화성에도 과거에 물이 존재했을 것으로 보이는 흔적들이 많이 발견되었습니다. 화성의 표면에는 고대에 강과 호수가 존재했던 흔적이 있으며, 현재는 극지방에 얼음 형태로 물이 존재하고 있습니다. 이는 화성의 생명체 가능성을 탐구하는 중요한 요소 중 하나입니다. 화성의 표면에는 산소, 물, 광물 자원 등 인간이 거주하기 위해 필요한 자원이 존재할 가능성이 큽니다. 예를 들어, 화성의 얼음에서 물을 얻거나, 화성의 대기에서 산소를 추출하는 기술들이 연구되고 있습니다. 이러한 자원 활용 가능성은 미래에 화성을 인류의 거주지로 개척하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 화성의 지름은 지구의 약 절반 정도이지만, 중력은 지구의 약 38% 정도입니다. 화성은 지구보다 작지만, 여전히 인간이 걷고 활동할 수 있을 만큼의 중력을 가지고 있습니다. 이는 화성에서 인간 탐사가 가능하다는 중요한 요소입니다. 화성은 지구처럼 위성을 가지고 있습니다. 화성에는 두 개의 작은 위성인 포보스와 데이모스가 존재합니다. 이 위성들은 탐사 활동이나 화성의 환경을 이해하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구로 접근하는 소행성의 속도를 어떻게 알 수 있는 건가요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.소행성이나 혜성의 속도를 측정하는 방법은 천문학에서 사용되는 여러 기술과 원리를 바탕으로 이루어집니다. 이러한 속도 측정은 주로 레이더 관측, 도플러 효과, 그리고 천체 역학 계산을 통해 이루어집니다. 소행성이나 혜성이 지구 가까이 접근할 때, 레이더를 사용해 속도를 측정할 수 있습니다. 지구에서 전파를 발사하여 소행성에 반사되도록 한 후, 그 반사된 신호가 돌아오는 시간을 측정합니다. 전파가 소행성에 닿아 다시 돌아오는 데 걸리는 시간을 계산하면 소행성의 거리를 정확하게 알 수 있습니다. 이후 연속적인 레이더 관측을 통해 소행성의 위치 변화를 추적하면 속도를 계산할 수 있습니다. 레이더 기술은 소행성의 접근 속도뿐만 아니라, 소행성의 크기, 표면 상태, 자전 속도 등을 알아내는 데도 유용합니다. 특히 지구와 가까운 소행성(Near-Earth Asteroids, NEA)들이나 혜성의 경우에는 이 방법이 매우 정확합니다. 도플러 효과는 천체의 속도를 측정하는 데 중요한 역할을 합니다. 이는 소리나 빛과 같은 파동이 관측자에게 다가올 때와 멀어질 때의 파장이 달라지는 현상입니다. 만약 소행성이 지구로 접근하고 있다면, 소행성에서 반사된 빛이나 전파의 파장이 짧아지고(파란색으로 이동), 반대로 멀어지면 파장이 길어집니다(붉은색으로 이동).이러한 도플러 이동을 분석하면 소행성이 지구를 향해 접근하는지 또는 멀어지는지, 그리고 그 속도를 정확하게 측정할 수 있습니다. 천문학자들은 소행성이나 혜성의 궤도를 분석하기 위해 천체 역학을 사용합니다. 이는 중력과 운동 법칙을 바탕으로 천체의 궤도를 계산하는 방법입니다. 소행성이나 혜성은 태양의 중력에 의해 궤도를 따라 움직이는데, 이를 관측하고 케플러 법칙과 뉴턴의 운동 법칙을 적용하면 궤도와 이동 속도를 예측할 수 있습니다. 소행성의 위치를 여러 시간에 걸쳐 관측하여 위치가 어떻게 변하는지 추적하면, 그 궤도와 속도를 계산할 수 있습니다. 이 계산은 매우 정교하고, 정확한 속도 예측을 가능하게 합니다. 소행성의 속도를 직접 측정하는 또 다른 방법은 광학적 관측입니다. 지상이나 우주에 있는 망원경을 사용하여 소행성의 위치 변화를 시간에 따라 지속적으로 추적합니다. 이 정보를 바탕으로 소행성의 이동 경로와 속도를 계산할 수 있습니다. 천문학자들은 소행성의 위치 변화를 측정하여 그 이동 속도를 분석하는데, 삼각 측량 기법을 통해 소행성의 거리를 알아내고, 시간이 지남에 따라 이 거리가 어떻게 변하는지 관찰합니다. 이러한 방법으로 소행성이 얼마나 빠르게 지구로 접근하고 있는지 계산할 수 있습니다. 소행성에서 반사된 빛의 스펙트럼을 분석하여 그 이동 속도를 알아낼 수도 있습니다. 빛의 스펙트럼은 소행성의 속도 변화에 따라 미세하게 변하며, 도플러 효과와 함께 사용되면 소행성의 속도를 측정하는 데 매우 효과적입니다. 만약 특정 소행성이나 혜성에 대해 우주 탐사선이 발사된 경우, 탐사선에서 직접 얻은 데이터를 통해 소행성의 속도를 측정할 수도 있습니다. 탐사선이 보내는 데이터는 매우 정밀하기 때문에 이를 통해 정확한 속도를 알 수 있습니다.