안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구의 구조는 어떻게 이뤄져 있을까요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.우리가 살고 있는 지구는 여러 층으로 이루어져 있으며, 각 층은 서로 다른 물리적 특성과 성분을 가지고 있습니다. 지구의 구조는 크게 지각, 맨틀, 외핵, 내핵의 4가지 주요 층으로 나눌 수 있습니다. 이 층들은 각각의 물리적 상태와 구성물질이 다르며, 지구가 형성된 이후의 지질 활동과 지진파 분석을 통해 연구되고 있습니다. 지각(지구의 가장 바깥층으로 5~70km까지이며 지구에서 우리가 실제로 생활하는 층입니다. 이 층은 지구의 표면을 덮고 있는 암석으로 이루어져 있으며, 대륙 지각과 해양 지각으로 나뉩니다.), 맨틀(지각 아래에 위치하며 지구 전체의 84%를 차지하며 약 2,900km까지 이며 주로 규산염 광물로 이루어진 암석층이지만, 높은 압력과 온도로 인해 암석이 약간 유동성을 띠고 있습니다. 맨틀은 고체이지만, 장기간의 압력과 온도 조건 하에서 암석들이 느리게 움직일 수 있습니다.), 외핵(맨틀 아래에 위치하며 지구 중심부에서 2,200km정도이며 액체 상태의 철과 니켈로 구성되어 있습니다. 이 액체 상태의 외핵이 지구 자전과 함께 움직이면서 지구 자기장을 생성합니다. 지구 자기장은 우리를 태양풍과 같은 유해한 우주 방사선으로부터 보호하는 중요한 역할을 합니다.) , 내핵(지구의 중ㅅ미부이며 약 1,220km이며 외핵과 마찬가지로 철과 니켈로 이루어져 있지만, 엄청난 압력 때문에 고체 상태로 존재합니다. 내핵의 온도는 약 5,000~7,000°C에 달하지만, 압력이 너무 커서 고체 상태를 유지합니다. 내핵은 외핵의 액체 상태와 구별되며, 지구의 자전과 함께 움직이는 고체 덩어리입니다.)
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Q. 이 사진에서 달이 동에서 서로 움직이는 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.달은 기본적으로 서에서 동으로 움직이지만, 사진에서처럼 동에서 서로 움직이는 것처럼 보일 때도 있습니다. 이 현상은 달의 운동과 지구 자전, 그리고 사진 촬영 간격에 의한 착시 효과로 설명할 수 있습니다. 달은 지구를 약 27.3일에 한 번씩 동쪽 방향으로 공전합니다. 하지만 지구는 자전하기 때문에 관측자에게는 달이 매일 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지는 것처럼 보입니다. 달의 위상은 태양, 지구, 달의 위치 관계에 따라 변하며, 이 과정에서 달은 천구에서 하루 약 50분 정도씩 늦게 뜹니다. 즉, 매일 같은 시각에 달을 관측하면 달이 약간씩 위치를 달리하며 나타나게 됩니다. 사진에서 동에서 서로 달이 움직이는 것처럼 보이는 것은 지구의 자전과 달의 운동 속도의 상호작용 때문입니다. 사진이 매일 24시간 40분(1481분)마다 촬영되었기 때문에, 매일 같은 시각에 찍힌 것이 아니라, 하루 약 40분씩 늦은 시점에 찍힌 것입니다. 이 차이는 달의 실제 공전 속도와 지구 자전의 차이 때문에 발생합니다. 달은 매일 동쪽에서 서쪽으로 지는 것이 맞지만, 그 움직임은 일정하지 않으며, 지구 자전으로 인한 동서방향의 상대적인 움직임도 있기 때문에 달이 가끔 동에서 서로 움직이는 것처럼 보일 수 있습니다. 이건 시간 차이와 관측 각도에 의한 착시 현상으로 볼 수 있습니다. 사진에서 모든 달의 위상이 찍힌 것은 촬영 시간이 달라지기 때문입니다. 매일 일정한 시각에 찍는 것이 아니라 하루 약 40분씩 늦게 찍었기 때문에, 시간이 지나면서 달의 다른 위상을 모두 포착할 수 있었습니다. 첫날엔 초승달이 보였다면, 그 후로 매일 40분씩 늦게 찍으면 달의 위상 변화에 따라 점차 상현, 보름달, 하현, 그리고 그믐달이 차례로 포착됩니다. 즉, 같은 시각에 찍힌 것이 아니라 약간씩 시간이 달라졌기 때문에 다양한 위상을 기록할 수 있었습니다. 만약 같은 시각에 찍었다면 초승달이나 그믐달만 계속 찍혔을 것입니다. 달이 천구에서 S자 형태로 움직이는 것은 천구의 적도와 황도(태양의 궤도)가 기울어져 있기 때문입니다. 달의 궤도는 지구의 적도면에 대해 약 5도 기울어져 있습니다. 이 기울기는 달이 천구에서 남북으로 움직이는 것처럼 보이게 만듭니다. 따라서 달이 적도 위로 올라갔다가 다시 내려오는 모습이 관측됩니다. 지구의 자전축이 약 23.5도 기울어져 있기 때문에, 이 영향으로 달이 천구에서 S자 모양의 궤적을 그리며 움직이는 것처럼 보이게 됩니다. 달의 위상이 변하면서 보이는 위치도 변화하므로, 이러한 복잡한 경로가 나타나는 것입니다.
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Q. 우주 여행이 상용화된다면, 일반 사람들도 우주에 갈 수 있는 날이 올까요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.스페이스X, 블루 오리진, 버진 갤럭틱과 같은 민간 기업들이 우주 관광을 현실로 만들기 위한 노력을 기울이고 있습니다. 2021년 스페이스X는 민간 우주 비행을 성공적으로 수행했고, 버진 갤럭틱은 우주 가장자리를 비행하는 상업 우주 비행 서비스를 준비 중입니다. 현재는 우주 여행이 매우 고가의 서비스이지만, 시간이 지나면서 우주선 개발 기술의 향상과 재사용 가능한 우주선의 활용이 증가하면 비용이 감소할 것으로 보입니다. 이에 따라 일반인도 접근할 수 있는 가격대에 우주 여행이 제공될 가능성이 있습니다. 처음에는 극소수의 부유층만 우주 여행에 참여할 수 있을지 모르지만, 항공 여행이 대중화된 것처럼 우주 여행도 시간이 지나면서 더 많은 사람들이 참여할 수 있을 것입니다. 국제적으로 달을 포함한 천체의 소유권 문제를 다루는 가장 중요한 법적 문서는 1967년 우주 조약입니다. 이 조약에 따르면, 달과 우주 공간은 모든 인류의 유산으로 간주되며, 어떤 나라도 달이나 다른 천체를 국가적으로 소유할 수 없습니다. 이는 우주가 모든 인류의 공동 자산이라는 원칙에 근거한 것입니다. 달에서 자원을 채굴하는 문제는 아직 명확한 국제 규범이 정립되지 않았습니다. 일부 국가나 민간 기업은 달에서 자원을 채굴하려는 계획을 가지고 있지만, 그 자원의 소유권 문제는 여전히 논의 중입니다. 2020년 미국은 아르테미스 협정을 통해 우주 자원 개발에 관한 규칙을 제안했으나, 이를 둘러싼 국제적 합의는 아직 이루어지지 않았습니다. 달 소유권이 선착순으로 결정되지는 않겠지만, 특정 국가나 기업이 자원을 먼저 개발할 경우 이들 간의 협력 또는 경쟁이 발생할 가능성은 있습니다. 달 자원을 효율적으로 이용하기 위한 국제적 합의가 필요하며, 이는 국제기구에서 논의될 사안입니다. 현재로서는 달과 다른 천체의 소유권에 관한 국제적인 협의가 완전히 정립되지 않았습니다. 달 표면에서 자원을 채굴하거나 탐사하는 국가나 기업들이 등장하면서 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 법적 틀이 마련될 것으로 보입니다. "누가 먼저 탐사하느냐"에 따른 선착순 소유권은 허용되지 않으며, 자원의 분배와 이용 문제는 국제 협력에 의존할 가능성이 큽니다.
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Q. 남극에 우리나라의 과학기지가 있다는데 여기서 어떤 것들을 연구하고 있나요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.우리나라의 장보고 과학기지는 2014년에 남극에서 개설된 두 번째 기지로, 남극의 극한 환경에서 다양한 과학 연구를 수행하는 중요한 거점입니다. 이 기지는 남극대륙 동쪽에 위치한 로스해 연안에 있으며, 남극의 기후와 생태, 지질, 그리고 우주와 관련된 다양한 연구를 진행하고 있습니다. 남극은 지구 기후 변화의 중요한 지표로 여겨집니다. 남극의 빙하와 해빙(바다의 얼음)이 녹는 현상은 지구의 해수면 상승과 기후 변화에 직결되므로, 장보고 과학기지에서는 이러한 변화를 추적하고 연구하는 프로그램을 운영하고 있습니다. 특히, 대기와 해양의 상호작용을 분석하고, 극지방의 기후가 전 지구적인 기후 변화에 어떤 영향을 미치는지 연구합니다. 빙하의 이동과 두께 변화, 그리고 남극 대륙을 덮고 있는 빙상의 상태를 연구합니다. 이는 남극에서 빙하의 움직임이 해수면 상승에 어떤 영향을 미치는지 파악하기 위해 중요한 자료를 제공합니다. 또한, 빙하 속에서 고대의 기후 정보를 담고 있는 얼음 코어를 채취해 과거 수천 년 동안의 기후 변화 기록을 분석하는 연구도 수행됩니다. 장보고 기지에서는 남극 대륙의 지질 구조와 판구조론적 연구도 이루어집니다. 남극 대륙은 지구의 과거 지질학적 변화를 이해하는 데 중요한 단서를 제공하며, 남극 대륙 아래에 숨겨진 자원과 지구의 내부 구조를 연구하기 위해 지질학적 조사 및 지구물리학적 실험을 진행합니다. 특히, 남극 대륙의 판 구조 운동과 지진 활동을 분석해 지구의 지질학적 진화를 추적합니다. 남극의 극한 환경에서 생존하는 생물들은 매우 독특한 생태계를 이루고 있습니다. 연구자들은 남극의 바다와 육지에서 살아가는 다양한 생물들, 특히 극한 환경에 적응한 미생물, 해양 생물, 그리고 펭귄이나 바다표범 같은 생물들의 생태와 적응 메커니즘을 연구합니다. 이러한 연구는 극한 환경에서의 생명체 적응 메커니즘을 이해하고, 기후 변화가 생물들에게 미치는 영향을 평가하는 데 중요한 자료를 제공합니다. 남극은 오존층 감소 현상을 모니터링하는 데 중요한 지역이기도 합니다. 장보고 기지에서는 남극 상공의 오존층 변화와 대기 중의 오염 물질 농도를 추적하는 연구가 이루어집니다. 또한, 남극의 특수한 위치 덕분에 우주에서 오는 방사선이나 입자들을 연구하는 데도 유리합니다. 남극은 빛 공해가 거의 없기 때문에 천문 관측에도 적합한 장소로, 우주 환경 및 기상 현상에 대한 연구도 함께 이루어집니다. 장보고 기지는 남극 주변의 바다, 특히 로스해를 중심으로 해양 생태계 연구를 진행합니다. 이 지역의 해양 생물 다양성과 해양 환경 변화가 생태계에 미치는 영향을 분석하고 있으며, 특히 극지방 해양 생물들이 기후 변화에 어떻게 적응하는지 연구합니다. 남극 바다는 기후 변화의 영향을 가장 먼저 받는 해역 중 하나이므로, 이곳에서의 연구는 전 지구적인 해양 변화와 연결됩니다.
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Q. 머스크가 화성에 2050년까지 100만명을 이주시키겠다고 하는데 가능할까요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.일론 머스크의 목표인 2050년까지 100만 명을 화성에 이주시키는 계획은 매우 야심 차고 도전적인 프로젝트입니다. 이 계획은 스페이스X(SpaceX)의 스타쉽(Starship)과 같은 재사용 가능한 우주선 기술을 통해 달성할 수 있을 것으로 기대하고 있지만, 실현 가능성에는 여전히 많은 논의가 있습니다. 이를 달성하기 위해서는 여러 기술적, 생물학적, 그리고 사회적 난관을 해결해야 합니다. 스페이스X는 재사용 가능한 우주선인 스타쉽을 개발 중인데, 이를 통해 대규모 인원을 화성으로 보낼 계획입니다. 하지만 우주여행 자체에는 여전히 막대한 에너지가 필요하며, 승객을 안전하게 보내기 위한 방사선 보호, 안정적인 추진 시스템 등 기술적 도전이 남아 있습니다. 현재 화성으로 사람을 보내는 비용은 엄청납니다. 이를 대규모로 실현하려면 우주 여행의 비용을 극적으로 낮출 수 있어야 합니다. 스페이스X는 이를 위해 스타쉽의 대량 생산과 재사용성을 극대화하려고 하지만, 여전히 기술적 한계와 자금이 중요한 문제입니다. 화성은 지구와 매우 다른 환경을 가지고 있기 때문에 사람들이 그곳에서 살기 위해서는 여러 가지 준비가 필요합니다. 화성의 대기는 매우 희박하며 대부분 이산화탄소로 이루어져 있어, 인간이 생존하려면 산소를 생산하고 저장할 수 있는 시스템이 필수적입니다. 화성의 대기와 물에서 산소를 추출하는 기술(MOXY 같은 기술)이 연구되고 있지만, 대규모로 적용하는 것은 아직 도전 과제입니다. 물은 인간 생존에 필수적인 자원이며, 화성에서 물을 얻기 위한 기술이 연구되고 있습니다. 화성의 표면에는 얼음 형태로 물이 존재하는 것으로 추정되지만, 이를 채굴하고 정제하는 기술이 필요합니다. 또한, 자급자족이 가능한 식량 생산 시스템을 구축해야 하며, 이와 관련된 연구는 현재 진행 중입니다. 화성은 낮은 기압, 극도로 추운 온도, 방사선이 많은 환경을 가지고 있습니다. 따라서 방사선 보호, 온도 조절, 기압 유지를 할 수 있는 주거 시설을 설계하고 건설해야 합니다. 지하 거주지나 돔 형태의 구조물이 연구되고 있으며, 재료는 현지 자원을 활용하는 방안도 검토되고 있습니다. 화성에는 지구와 달리 강력한 자기장이 없어서 우주에서 오는 방사선으로부터 보호받기 어렵습니다. 이 방사선은 인체에 심각한 영향을 줄 수 있으므로, 방사선을 차단할 수 있는 주거 구조물이나 이동 수단이 필요합니다. 이를 위한 연구가 진행 중이지만, 장기적으로 방사선으로부터 인류를 보호하는 방법을 개발하는 것은 큰 과제입니다. 100만 명이 이주하려면 자급자족할 수 있는 시스템이 필수적입니다. 물, 식량, 산소, 에너지 등을 안정적으로 생산할 수 있는 인프라가 구축되어야 하며, 화성에서의 경제, 사회, 문화가 형성될 수 있어야 합니다. 이러한 자원과 인프라의 안정적인 공급 없이는 장기간의 화성 생활은 어렵습니다. 화성은 고립된 환경이며, 지구와는 물리적으로 매우 멀리 떨어져 있습니다. 사람들은 장기간 우주에서 생활하거나 화성에서 생활할 때 심리적, 정서적 스트레스를 겪을 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위한 정신적 지원과 사회적 구조도 필요합니다. 2050년까지 100만 명을 이주시키려면 매년 수천 명씩 화성으로 이동해야 하며, 그 과정에서 기술적, 재정적, 정치적 문제가 계속 해결되어야 합니다. 현재까지의 기술 진보는 놀랍지만, 모든 장애물을 극복하고 목표를 달성하기에는 매우 타이트한 일정입니다.