안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 바다에는 소금이 많은 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.요르단 사해 해안가의 소금 결정들. ⓒgettyimages바닷물은 왜 짤까? 우리가 맛있다고 느끼는 음식의 염도는 1% 전후인데 바닷물에는 그것의 3배에 이르는 염화나트륨이 있기 때문에 짜다고 느낀다. 현재의 바닷물은 물이 96.5% 정도고 3.5% 정도가 물에 녹은 염류이고, 그것의 85.6%, 즉 3% 정도가 염화나트륨(NaCl)이다. 염화나트륨을 제외한 나머지 물질인 황산염, 마그네슘, 칼슘, 칼륨 등을 모두 합해도 염화나트륨의 6분의 1에 불과한 것이다.그런데 바닷물에는 왜 염화나트륨이 그렇게 많은 것일까? 바닷물은 처음부터 이렇게 짰던 것은 아니고 오랜 시간을 두고 육지에서 미네랄이 빗물에 녹아 흘러든 영향이 크다고 한다. 하지만 육지에서 바다로 유입되는 강물에는 염화나트륨이 그렇게 많지 않다. 칼슘의 절반에 불과하고 이산화규소와 황산염보다 적다. 그러니 바닷물에 유입되는 양 못지않게 바다에서 증발되거나 침전돼 사라지는 양이 중요한 것이다.바다에서 가장 많이 증발되는 것은 당연히 물이다. 물은 4,100년 정도면 바닷물이 완전히 마를 정도로 증발되는데, 다시 비가 되어 바다로 되돌아오기 때문에 바닷물이 일정한 것이다. 만약에 계속 증발만 일어나면 매년 바닷물의 수위는 1m 정도 낮아질 것이다.바다에서 물이 증발할 때는 거의 순수한 물만 증발하고, 그 물이 바다로 되돌아올 때는 땅의 여러 미네랄을 녹여서 돌아오니 바다는 조금씩 더 짜질 수밖에 없는 구조인 것이다.바다에 들어온 미네랄은 상당량 결정화되어 침전된다. 칼슘이나 황산염 등이 빠른 속도로 침전되어 사라지고, 염소(Cl-)는 가장 긴 시간인 1억 년 정도, 나트륨(Na+)은 6,800만 년 동안 바닷물에 그대로 남는다. 칼슘이 100만 년 정도 머무는 것에 비해 100배 가까이 오래 그대로 남아 있는 것이다. 그래서 바닷물에는 염화나트륨이 그렇게 많은 것이다.
지구과학·천문우주
Q. 온실효과는 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.온실효과는 일상생활에서 비닐하우스에 들어가보신적이 있나요??여름철 비닐하우스안이 엄청 덥죠?? 그 비닐하우스 천막이 태양열이 지구 밖으로 다 나가지 못하게 막아주는 이산화탄소 무리라고 보시면 되겠습니다. 이것은 바로 온실을 이용해서 공기가 대류로 날아가지 못하게 가두어 두면서 높은 온도를 유지하는 방법이랍니다.그 반면 온길가스로 인한 온실효과는 다릅니다.온실효과를 일으키는 가스 (온실가스: Greenhouse gas) 중 가장 대표적인 것이 이산화탄소입니다. 이산화탄소는 지구표면과 대류권을 데우고, 따라서 이산화탄소 농도의 증가는 양의 복사강제력을 가지고, 온실가스는 지구표면보다 자체 온도가 낮기 때문에 좀더 적은양의 장파복사를 우주에 방출하면서 지구표면과 대류권을 데운다. 온실가스가 지구표면보다 온도가 높으면, 오히려 지구표면과 대류권을 냉각시키게 된다. 또 중요한 사실은 온실가스가 성층권을 냉각시키는 작용을 하게 된다는 점이다.그림 1. 지구 대기에 섞여있는 온실가스는 대기와 같은 온도를 가지고 있고, 대기는 지표면보다 일반적으로 춥기때문에, 온실가스가 방출하는 빛은 지표면이 방출하는 빛보다 적은 강도를 가지게 된다.(출처 : 한국기상학회)그림에서 보여주듯이, 지표면보다 온도가 낮은 온실가스는 지표면보다 적은 농도로 빛을 방출 (즉 복사)하게 된다. 온실가스는 지표면이 방출하는 장파빛을 흡수하고, 위와 아래 방향으로 방출한다. 온실가스는 한 방향으로 오는 빛을 흡수하고, 양방향으로 방출하기 때문에, 지표면보다 온도가 낮더라도 양방향을 합한 총방출량은 일반적으로 흡수한 복사에너지보다 많게 된다. 즉, 온실가스는 적게 받고 많이 방출하기 때문에 시간에 따라 에너지를 잃고 냉각하게 된다. 냉각되는 온실가스는 비온실가스(예컨데, 질소분자)와 상호작용을 통해서 동일한 온도를 가지게 된다. 지표면은 온실가스가 아래로 방출하는 복사에너지를 받기 때문에, 온도가 증가하게 된다. 지표면과 대류권은 대류를 통해서 열이 교환되기 때문에, (장기적으로) 같은 방향으로 온도가 변하게 된다. 온실가스는 단기적으로 대류권을 냉각시키고 지표면을 가열시킨다. 냉각된 대류권과 가열된 지표면이 열을 교환한 이후에는 대류권과 지표면이 둘 다 온도 증가를 보이는데, 이는 온실가스가 지표면을 가열하는 효과가 대류권을 냉각시키는 효과를 능가하기 때문이다. 지표면과 열교환 측면에서 격리되어 있는 성층권은 온실가스에 의해서 냉각되게 된다.
전기·전자
Q. 왜 오른손잡이보다 왼손잡이가 적나요
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.인간은 신체의 왼쪽 편에 심장을 가지고 있기 때문에 인간은 왼손으로 방패를 들고 오른손에는 칼을 들어 심장을 보호합니다. 이것이 인간이 오른손을 사용하는 이유이며 이것이 바로 토마스의 "칼과 방패의 이론"입니다. 인간두뇌 왼쪽 반구체에는 언어와 윤리 기능을 가지고 있고 오른쪽 반구체에서는 신체로부터 시각, 청각 정보 그리고 감각정보를 조절합니다. 이러한 기능들은 실어증 연구에 의해 근거되어지고, 확증되어졌습니다.왜냐하면 인간은 언어를 사용하면서 그들의 왼쪽 두뇌는 잘 발달되어져 왔습니다. 이러한 이유로 오른손잡이가 발생했습니다. 그렇다면 이것은 왼손잡이가 언어표현을 잘 할 수 없다는 것을 의미합니까 ? 아니면 그들은 오른손잡이 보다 왼손잡이가 원시적이라는 것입니까? 그것은 말도 안 되는 소리입니다. 예술가와 음악가들 중에는 왼손잡이가 많이 있습니다.왼손잡이는 유전적 요인과 환경적 요인으로부터 태어난다고 합니다. 예를들어 입양된 아이는 양부모보다는 친부모의 영향을 더 받습니다. 유전적인 통계는 부모님 모두가 오른손잡이일 때 그들의 자녀가 왼손잡이일 가능성은 2% 입니다. 이런 수치는 부모중 한사람이 왼손잡이일 때는 17%로 오릅니다. 그리고, 부모 모두 왼손잡이일 때는 50%로 상승합니다.최근 Mc.Manus & Bryden(1992)의 연구에 따르면 부모 모두가 오른손잡이일 때 왼손잡이 아이를 가질 확률은 9.5%, 한쪽이 왼손잡이일 때는 19.5%, 부모 모두 왼손잡이일 때는 26.1% 라고 합니다. 따라서 왼손잡이는 유전적인 "우성의 결과"이며 이는 더욱 증가하고 있습니다. 영국의 많은 왕족들이 왼손잡이라는 사실 역시 유전적 증거로 인식되어집니다.왼손잡이는 전체 인구의 3 ~ 4% 밖에 안 된다고 합니다.갓난아이의 경우, 오른손잡이 17%, 왼손잡이 3%, 좌우 양손잡이 80%였다가 성인이 되면서 점점 오른손잡이로 변했다고 합니다.우리의 뇌는 오른쪽 과 왼쪽로 나뉘어져 있고, 오른쪽 뇌와 왼쪽 뇌는 서로 다른 역할을 맡고 있음은 잘 알려져 있습니다.오른쪽 뇌가 맡고 있는 것은 직감이나 상상력, 예술적 능력이고,왼쪽 뇌가 맡고 있는 것은 계산, 기억, 논리 등 컴퓨터 기능과 같은 것입니다.뇌의 명령은 항상 반대편으로 움직입니다.예를들면, 왼쪽 뇌가 명령하면 오른쪽 손이 움직이고,왼손잡이가 되기 위하여는 오른쪽 뇌가 명령하여야 합니다.그래서 일반적으로 왼손잡이는 상상력이 풍부하고 예술가가 많다고 알려져 있습니다."왼손잡이"에 대한 논문은 많이 있지만, 어느것도 "유전적인" 사실에 대한 것은 없습니다.다만,어릴 때 부모가 주의깊게 관찰하여 충분하게 능력을 발휘하게 교육하는가에 딸렸다고 합니다.한가지 분명한 사실은 "오른손잡이"에 비교하여 "왼손잡이"는 어릴때 부터 "양쪽손"을 사용하여야 하는 사회적인 현상에 부딪치게 되어 있습니다.그렇기 때문에 왼손잡이의 뇌는 오른손잡이에 비교하여 양쪽 뇌를 사용하는 경우가 많게 됩니다.이러한 것이 현실적으로 왼잡이에서 더 천재성이 많다는 통계를 가지게 합니다
지구과학·천문우주
Q. 우리나라에서도 오로라를 관찰 할 수 있나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.어디에서 오로라를 볼 수 있는가?오로라는 고도 100km부터 320km사이에서 주로 발생하며(고도는 태양활동 및 충돌하는 하전 입자의 에너지에 따라 달라질 수 있다), 자극(북반구의 경우 지구 자전축에서 캐나다 쪽으로 약 11o 벗어남)을 중심으로 약 20o 떨어진 위도 대에서 주로 분포한다. 오로라 활동이 활발할 때는 남쪽으로 약 40o까지 오로라가 분포한다. 오로라 발생 고도는 기상현상이 주로 발생하는 대류권에 비해 훨씬 높다. 따라서 기상 악화에 따라 관측이 제한될 수 있지만, 주로 겨울철 맑은 날에 가장 잘 보인다. 오로라는 낮에도 발생하지만 강한 태양 빛에 의해서 육안으로는 관측이 어렵다. 오로라 관측으로 유명한 곳은 알래스카, 캐나다, 스칸디나비아 일대이다. 그 중 가장 유명한 곳은 캐나다의 옐로우나이프로 8월 중순부터 9월말까지, 그리고 11월 중순부터 4월 중순까지 가장 어둡고 맑은 하늘로 오로라 관측을 위한 최적의 장소로 알려져 있다. 가끔 달빛에 비친 낮게 드리운 구름과도 혼동이 될 수 있지만 구별 방법은 구름은 별을 가릴 수 있는 반면 오로라는 그렇지 않다. 아주 드문 경우지만 약 10년에 한번은 한반도와 일본과 같은 저위도 지방에서도 관측이 가능하다.국내에서 오로라 관측이 가능한가?국내에서는 아주 드물지만 고려 시대와 조선 시대 천문 사료인 고려사 천문지와 오행지나 증보문헌비고 상위고, 조선길록 등에 ‘적기’(赤氣)와 ‘불빛 기운’(氣如火光)라는 기록으로 붉은 오로라를 보았다는 기록이 있다.[네이버 지식백과] 오로라 [Aurora] (천문학백과)그림1. 다양한 오로라 영상(출처: 위에서부터 왼쪽에서 오른쪽 순서로 Varjisakka, U.S.Air Force, Photo © Samuel Blanc, Brocken Inaglory, Varjisakka, Arctic light -Frank Olsen; cc by-sa)오로라는 우주에서 지구로 유입되는 하전 입자들이 고층대기의 기체들과 충돌하여 빛을 내는 현상이다. 지구 자기력선을 따라 대기로 낙하하는 하전 입자들(주로 전자)이 대기 중 원자 혹은 분자들과 충돌하면 이들이 들뜬 상태가 되는데, 이렇게 들뜬 기체들이 원래의 바닥 상태로 돌아가면서 빛을 방출하게 되는 것이다. 남반구와 북반구의 고위도 지방에서 주로 나타나며 각각 남극광 또는 북극광이라 부르기도 한다. 오로라는 고도 100km부터 320km사이에서 주로 발생하며 자극을 중심으로 약 20° 떨어진 위도 대에 주로 분포한다. 태양 활동이 활발할 때는 남쪽으로 치우쳐 오로라가 분포한다. 오로라는 지구뿐만 아니라 목성, 토성, 천왕성, 해왕성에서도 흔히 관측된다.[네이버 지식백과] 오로라 [Aurora] (천문학백과)
토목공학
Q. 은행잎은 잎이 넓은데 왜 침엽수인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.은행나무은행나무는 침엽수도 활엽수도 아닌 독자적인 계통군을 형성하는 독자적인 형태의 식물로 분류됩니다. 예전에는 은행나무를 구과 식물 문의 하위로 분류했으나 구과 식물 문에는 존재하지 않는 정자를 생산한다는 특징 때문에 현재는 독자적인 은행나무문 계통군으로 분류하는 게 정설입니다. 우리나라에서는 가로수 등으로 흔히 볼 수 있는 은행나무가 멸종 위기종이라고 하는데요. 아름다운 은행나무가 멸종 위기종이라니 앞으로 더욱더 관심을 가지고 보존하려는 자세가 필요할 것 같습니다.
지구과학·천문우주
Q. 연기가 하늘위로 올라가는 과학적 원리는?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.보통 불이나거나 그러면 연기가 발생하지요?? 이때 발생하는 기체의성분은 보통 공기보다 가벼운 밀도를 갖고있습니다.당연히 이 연기 기체들도 중력을 받지만 상승부력이 더 크기때문에 위로 올라가게 된답니다.
지구과학·천문우주
Q. 해일은 어떻게 발생하며 일어나게 되나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.해일은 보통 해저에서 발생한 강진이나 화산폭발등에 의해 골과 마루가 깊은 파장의 파도가 생기기 때문입니다
지구과학·천문우주
Q. 달까지 가는데 시간이 얼마나 걸리나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.인류 최초로 달에 사람을 보낸 아폴로 11호는 지구를 떠난 지 약 4일 만에 달에 도착했다. 반면, 5일 미국 스페이스X 발사체 ‘팰컨9′에 실려 우주로 떠난 한국 최초의 달 궤도 탐사선 ‘다누리’는 앞으로 약 4개월 후에 달에 도착할 예정이다. 최첨단 장비를 장착한 다누리가 50여년 전 구형 우주선보다 달에 가는 시간이 더 오래 걸리는 이유는 무엇일까. 정답은 지구에서 달로 가는 전이 방식이 다르기 때문이다.
화학
Q. 선인장은 왜 물을 한동안 안줘도 생존하나요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.선인장은 물을 저장하는 구조를 갖고있습니다. 이는 여타 식물보다 극한의 환경에 생존할수 있는 구조인거죠. 게다가 선인장은 나뭇잎이없고 뾰족한 가시로 되어있죠 물을 통해 성장시키는 부분이 극히 적다는 것을 알수 있습니다
지구과학·천문우주
Q. 거울이 빛을 반사할때 왜 흰색으로 보이지 않는 건가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.원래 사람이 색을 인식할떄는 반사되는 파장의 색을 보게 됩니다. 초록 파랑 노랑 모두다 반사되서 나오는 빛을 인식하는것이지요.그럼 과연 거울은 무슨 색일까요?? 제 생각엔 거울의 단면을 보게 될경우 녹색을 띄는 모습이 주로 보입니다.하지만 그렇다고 거울을 녹색이라고 정의 하기엔 어려움이 있습니다.흰색 vs 은색 vs 녹색 중 각 거울의 특성에 따라 의견이 분분할 것으로 보입니다. 다만 개인적인 의견은 은색은 아닌것같습니다.