안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구의 물질비율이 달라지면 어떻게 되나요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.지구는 주로 철, 산소, 규소, 마그네슘, 황, 니켈, 칼슘, 알루미늄 등의 원소로 구성되어 있고 이러한 원소들은 특정 비율로 혼합되어 지각, 맨틀, 핵을 형성합니다. 만약 이러한 물질 비율이 변화한다면 다음과 같은 일이 발생하게 하지요~ 지각을 구성하는 주요 물질들이 바뀌면, 암석의 물리적, 화학적 성질이 변화할 수 있습니다. 철의 비율이 크게 증가하면 지각은 더 밀도가 높고 단단해질 수 있습니다. 반면, 가벼운 원소들이 많아지면 지각이 더 부드럽고 덜 밀도가 높아질 수 있습니다. 물질 비율이 변함에 따라 맨틀 내에서의 대류 패턴이 변화하고, 이는 화산 활동과 지진에 영향을 미칠 수 있습니다. 새로운 형태의 화산이나 더 강력하거나 약해진 지진 활동이 발생하게 되는것이죠~ 만약 지구 내부에서 방출되는 가스가 달라진다면, 대기의 조성도 크게 변할 수 있게 되며 만약 지구 내부에서 더 많은 메탄이나 이산화탄소가 방출된다면, 대기는 더 온실가스가 많아지고, 온실효과가 강화되어 지구가 극도로 뜨거워질 수 있습니다. 대기 성분의 변화는 지구의 기후 시스템에도 큰 영향을 미치게 하여 지구가 더 뜨거워지거나, 반대로 냉각될 수 있으며, 이는 전 지구적 기후 변화를 일으킬 수 있습니다. 지구의 핵은 주로 철과 니켈로 구성되어 있으며, 이들 물질의 움직임이 지구 자기장을 형성하 만약 핵을 구성하는 물질 비율이 바뀐다면, 지구 자기장도 약화되거나 강해질 수 있습니다. 자기장이 약화되면 지구는 태양풍과 우주 방사선으로부터 덜 보호받게 되어 생명체에 위험을 초래할 수 있습니다. 지구의 모양은 주로 중력에 의해 결정됩니다. 현재 지구는 거의 완전한 구형에 가까운 타원체입니다. 만약 지구를 구성하는 물질 비율이 크게 변하여 지구의 전체 밀도가 달라지면, 지구의 모양도 변형 될 수 있습니다. 지구의 밀도가 더 고르지 않게 되면, 지구는 덜 구형이 되고 약간 더 찌그러진 형태가 된다는 것을 의미하지요~ 지각이 더 무거워지거나 가벼워지면, 지구의 표면 균형이 변할 수 있습니다. 이로 인해 지각이 재배치되고, 새로운 산맥이 형성되거나 기존 산맥이 침식되는 등 지표면의 형태가 변화할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 은하와 은하사이의 빈공간은 온도가 얼마나 되나요
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.은하와 은하 사이의 공간을 우리는 은하간 공간이라고 하며 대부분 매우 낮은 온도를 가지고 있으며 이 공간은 우리가 흔히 우주의 빈 공간으로 생각하는 지역으로서 극도로 희박한 가스와 매우 낮은 밀도의 입자들을 가지게 합니다~ 이 공간은 기본적인 온도는 우주 배경복사 온도에 의해 결정되며 영하 270도 정도 입니다~ 은하들이 모여 형성한 거대 구조 주변에는 고온의 가스를 가지게 하며 수백만도의 온도를 가지게 합니다~
지구과학·천문우주
Q. 우주가 끝없이 팽창하게되면 어떻게 되나요
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.우주가 끝없이 팽창하면, 시간이 지남에 따라 우주의 밀도가 점점 낮아지고, 모든 물질과 에너지가 점점 더 멀리 떨어져 나가게 되고 결국 별은 모두 연료를 소진하고, 새로운 별의 탄생도 멈추게 됩니다. 은하들은 더 이상 서로 중력적으로 묶여 있지 못하고, 점점 더 멀리 떨어져 나가게 됩니다. 시간이 무한히 흐르면, 우주는 극도로 낮은 밀도와 온도를 가지게 되며, 모든 에너지가 균등하게 분포된 상태가 됩니다. 이 상태에서는 열역학적 평형이 이루어져, 더 이상 유의미한 에너지 전환이 일어나지 않게 됩니다. 이를 열적죽음이라고 하죠. 이 이후 우주는 매우 차갑고 어두운 상태로 남게 됩니다~ 우주의 팽창이 가속화되어 결국 팽창 속도가 무한히 증가하는 시나리오인 빅립은 암흑 에너지가 시간이 지남에 따라 점점 더 강해지며, 우주의 모든 물체를 점점 더 빠르게 멀어지게 만듭니다. 이 과정이 극단에 이르게 되면, 먼저 은하들이 해체되고, 이후에는 개별 별과 행성들이 분해되며, 마지막으로 원자 수준에서조차 물질이 찢어지는 상황에 이루게 합니다. 빅크런치는 우주가 끝없이 팽창하지 않고, 결국 팽창이 멈추고 수축으로 전환되는 경우이며 우주의 밀도가 충분히 높고, 암흑 에너지가 팽창을 계속 가속화하지 않는다면, 중력은 우주의 팽창을 역전시키게 하고 만약 우주가 수축하기 시작한다면, 결국 모든 물질이 다시 하나의 특이점으로 모이게 되며, 이는 빅 뱅의 반대 과정이 됩니다. 현재의 관측에 따르면, 우주는 가속 팽창을 계속하고 있는 것으로 보입니다. 이는 빅 프리즈 또는 빅 립 시나리오가 가장 가능성이 높다는 것을 시사합니다. 그러나 암흑 에너지의 성질이 정확히 무엇인지, 그리고 미래에 어떤 변화를 겪을지에 대한 이해가 아직 부족하기 때문에, 이들 시나리오가 절대적인 결론이 될 수는 없습니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주전체를 보면 스케일상에서 균일한 온도를 보이는것인지 궁금합니다
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.우주 전체의 매우 큰 스케일적인 관점에서 온도는 거의 균일한 상태이며 이를 우주배경복사에 의해서 설명하지요~ 우주 배경복사는 빅뱅 이후 약 38만 년 후, 우주가 투명해지면서 방출된 빛(전파 복사)으로서 현재 약 -270도 정도로 유지하며 균일한 분포를 갖게 합니다~ 이는 우주가 처음 형성될 때의 상태가 전체적으로 균일했으며, 이후 팽창 과정에서도 이 균일성이 거의 유지되었다는 것을 의미하게 되는 것이지요~ 비록 우주 배경 복사의 온도가 거의 균일하지만, 관측에 따르면 약 10만 분의 1 정도의 작은 불균일이 있으며 이 불균일성은 우주의 초기 밀도 차이에서 비롯된 것으로, 이후 은하와 은하단이 형성할 수 있도록 도움을 주었다고 할수 있을것 같네요~ 이로 인한 중력은 더 큰 구조로 성장을 하게 하였고 결국에는 현재 우리가 보는 은하나 큰 우주의 구조를 형성할 수 있게끔 해준것으로 볼수 있습니다~ 더 작은 스케일인 은하나 은하단 수준에서는 온도 차이가 매우 큽니다. 별의 표면 온도는 수천에서 수만 켈빈에 달하며, 은하 중심부의 블랙홀 주변에서는 수백만 도정도의 차이를 나타내게 합니다!
지구과학·천문우주
Q. 도넛모양의 연기가 화산에서 나왔다고 하는데 어떻게 그런 모양의 연기가 나올 수 있나요?
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.연기 고리는 유체역학적으로 와류라고 불리는 현상에 의해 형성되며 이 와류는 유체(여기서는 공기와 연기)가 회전하며 이동하는 구조를 형성할 때 발생합니다. 이 회전하는 유체는 가운데가 비어있는 원형 또는 도넛 모양을 만들 수 있으며 연기 고리는 압력 차이로 인해 발생하며 갑작스럽게 분출된 가스와 연기는 주변의 공기와 상호작용하면서 빠르게 회전하며 고리 모양으로 말리게 됩니다. 고리의 내부와 외부에서의 압력 차이가 고리 모양을 유지하게 해주게 되지요~화산에서 도넛 모양의 연기가 형성될 수 있는 상황은, 화산이 비교적 작은 폭발이나 분출을 할 때 나타나며 이때, 분출구에서 가스와 연기가 강하게, 하지만 짧고 집중적으로 뿜어져 나올 때 연기 고리가 형성되게 됩니다~ 연기 고리가 형성되기 위해서는 분출구의 구조도 영향을 미치며 분출구가 원형에 가까운 모양일 경우, 가스가 분출될 때 균일하게 회전하는 와류가 형성되어 고리 모양이 될 가능성이 높아지게 됩니다! 화산 주변의 공기 흐름이나 온도, 습도 등도 연기 고리의 형성에 영향을 미칠 수 있습니다.