안녕하세요 김혜나 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 태양은 어떻게 생성되었지와 나이를 알려주세요
안녕하세요. 김혜나 과학전문가입니다.지금 태양의 나이가 대략 50억 년 정도인데 총 수명이 100억 년 정도 될 것으로 추정되므로 사람과 비교하면 인생의 반 정도를 산 젊은 시절을 보내고 있는 별입니다. 태양은 현재 초당 약 3.9×1028J에 해당하는 에너지를 생산하는데 이는 핵폭탄 약 천조(1015)개에 해당하는 에너지입니다. 45 억 년 전 우리 은하 가장자리에 자리한 별이 초신성 폭발을 했습니다. 초신성은 별이 사망하는 것인데요. 별이 붕괴되며 전 방향으로 별을 이루는 물질들이 굉장히 빠르게 퍼져 나가는 것입니다. 그 힘은 굉장히 강대해 태양계 구석에서 초신성 폭발이 일어나도 지구는 날아가 버릴 정도입니다. 그런 초신성 폭발이 일어나면서 규소, 철, 다른 원소 입 자들이 가스 구름을 이룹니다. 이 가스 구름은 중력으로 붕괴합니다. 가스와 먼지 혼합물이 구름의 중심부로 이동하다가 핵반응이 일어나는데요. 그렇게 중심부에서 핵반응을 하며 태어난 것이 현재의 태양 생성입니다.
지구과학·천문우주
Q. 여름철 태풍 이름은 어떻게 정해지는건가요?
안녕하세요. 김혜나 과학전문가입니다.1953년 호주 예보관들이 처음으로 태풍에 이름을 붙여 예보하기 시작하였으며, 싫어하는 정치인들의 이름을 태풍 이름으로 사용하였다고 합니다.제2차 세계대전 이후 미공군과 해군에서 공식적으로 태풍 이름을 붙여 사용하기 시작하였으며, 이후 북서태평양에서의 태풍 이름은 1999년까지 괌에 있는 미국 태풍합동경보센터에서 정한 이름을 사용 하였습니다. 그러다 2000년부터는 태풍위원회에서 아시아 각국의 태풍에 관한 관심을 높이고자 아시아 지역 14개국의 고유한 이름을 사용하고 있습니다.태풍 이름은 한국, 캄보디아, 중국, 북한, 홍콩, 일본, 라오스, 마카오, 말레이시아, 미크로네시아, 필리핀, 태국, 미국, 베트남 14개 국가별로 10개씩 제출한 총 140개의 이름을 사용합니다. 28개씩 5개조로 구성이 되었으며, 1조부터 5조까지의 이름을 순차적으로 사용을 합니다. 140개의 이름을 모두 사용하면 다시 1번 부터 다시 사용을 합니다. 1년에 태풍이 30여개 발생하므로 140개 이름을 한번 다 사용하는데 평균 4~5년이 걸립니다.
화학
Q. 얼음을 얼리고 나서 투명하거나 불투명하게 만들어지는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김혜나 과학전문가입니다.냉장고 안의 물이 바깥쪽부터 얼기 때문에 물속에 있던 공기는 바깥으로 빠져 나가지 못하고 얼음 속에 갇히게 됩니다. 얼음 크기가 점점 커지면서 밀려난 공기는 아직 얼지 않은 가운데로 몰리게 됩니다. 시간이 지나 그곳마저 얼어버리면 모여 있던 공기방울은 얼음 속에 하얗게 남게 됩니다.그래서 얼음을 만들 때 가장 나중에 언 곳이 불투명하게 보이는 것입니다. 냉장고에서 만들어진 얼음을 자세히 보면 얼음 전체가 불투명하지 않고 중간 아래쪽이 하얗게 되어 있는데 이 부분이 가장 나중에 언 곳입니다.불투명한 얼음은 물속의 공기가 갇혀서 생긴 것이기 때문에 맑은 얼음을 만들기 위해서는 두 가지 방법이 가능할 듯합니다. 물속에 있는 공기를 완전히 제거한 후 얼리거나 물을 얼리는 과정에서 공기를 얼음 밖으로 빼주는 것이죠. 끓인물을 식힌 후 얼리면 투명한 얼음이 됩니다.
물리
Q. 자석을 반으로 자르면 어떻게 되나요?
안녕하세요. 김혜나 과학전문가입니다.잘린 N극 자석의 한 쪽은 N극, 다른 한 쪽은 S극의 성질이 생깁니다!보기에는 하나의 큰 자석이지만, 자석을 이루고 있는 작은 원자들 하나하나가 모두 N극과 S극을 가진 자석의 성질을 띠고 있어요!그렇기 때문에 자석을 아무리 작게 잘라도 N극과 S극, 양극 모두를 가지게 되는 것이죠!
지구과학·천문우주
Q. 우리나라의 서해쪽은 왜 밀물과 썰물이 존재하는 건가요?
안녕하세요. 김혜나 과학전문가입니다.밀물과 썰물의 원리는 달과 태양의 인력과 원심력에 의해서 발생하게 돼요.지구는 자전축을 기준으로 하루에 한 바퀴씩 도는데 지구 주위를 태양이 같이 공전을 하고 있고 달 또한 지구 주위의 궤도에 따라 공전을 하고 있어요.이렇게 자전을 하면서 돌다 보면 우리가 쏠리는 방향이 있을 건데 이럴 때 발생하는 것이 밀물과 썰물의 원리라고 생각하면 돼요.동해와 남해도 밀물썰물이 있어요밀물과 썰물이 있지만 눈에 띄게 차이가 나지 않아요. 동해바다는 깊고 서해바다는 얕아서 그래요.
생물·생명
Q. 잠과 인간의 수명은 연관이 있나요?
안녕하세요. 김혜나 과학전문가입니다.1980년대에 미국에서 100만명을 대상으로 실시한 수면시간과 수명의 관계에 관한 조사에서 재미있는 결과가 나왔습니다.하루에 6.5~7.5시간정도 수면을 취한 사람들의 사망률이 가장 낮았고, 그것보다 길거나 또는 짧게 잔 사람들은 수명이 단축되는 경향이 있다고 발표했습니다. 특히, 짧은시간 수면을 취한 사람보다 긴시간동안 잔 사람들이 문제가 되었는데, 6.5~7.5시간 수면을 취한 사람들보다 사망률이 무려 20%나 높았다고 합니다.이 연구를 실시한 캘리포니아대학의 다니엘 클립페 박사에 의하면 수면은 식욕과 비슷한 특성을 가지고있다고 합니다. 즉, 먹고싶은 만큼 먹어버리면 보통은 과식을 하게되고, 그로인해 건강을 해치게 되는 결과를 낳게 됩니다. 수면도 자고 싶은 만큼 자버리면 머리와 몸이 무거워져서 활동량이 줄어들게 되고 궁극적으로는 건강에 악영향을 미치게 되는 원리입니다.일본에서도 위와 비슷한 연구 결과를 발표했습니다. 나고야대학의 타마고시교수가 40~79세의 남녀 약 10만명을 대상으로 10년간 수면시간과 수명의 관계에 대한 조사를 한 결과, 사망률이 가장 낮았던 사람들의 수면시간은 7시간으로 나타났습니다. 마찬가지로, 수면시간이 7시간보다 짧거나 긴사람들은 사망률이 높아지는 경향을 보였습니다.위와같은 연구결과를 본다면 수면과 수명이 아예 관계가 없다고 하기는 어려울것 같습니다
지구과학·천문우주
Q. 우박은 어떻게 해서 생성되서 떨어지게 되는건가요?
안녕하세요. 김혜나 과학전문가입니다.우박은 보통 적란운 등의 적운(積雲)에서 발생하는 경우가 많습니다. 강한 소나기와 천둥번개를 동반하는 구름을 적운이라 생각하면 이해가 쉬울 듯 합니다. 어느 정도 성장한 빙정(氷晶)들은 제 무게를 이기지 못해 낙하해야 하는데, 이 빙정들이 강한 상승기류를 만나 낙하하지 못하고 다시 상승하게 됩니다. 이 과정을 반복하면서 과냉각된 수증기들과 합쳐져 크기와 질량이 계속 커지게 됩니다. 상승기류가 강할수록 우박의 직경도 커지게 되겠지요. 더 이상 상승기류로도 버틸 수 없을만큼 크기가 커지고 무거워지면 지상으로 떨어지게 되는데 이것이 바로 우박입니다.
토목공학
Q. 터널을 만들어도 무너지지 않는 과학적 원리는?
안녕하세요. 김혜나 과학전문가입니다.터널이 무너지지 않는이유는 지반의 아치현상 때문입니다. 쉽게 말하면, 터널 상부의 하중을 주변지반이 받아 주는겁니다. 이러한 작용을 아치 현상이라고 하는데.. 이것이 부족하면 숏크리트나 록볼트 등의 가축성 지보재(말랑말랑한 재료)등으로 얇은 막 또는 보강영역을 만들어 터널 상부의 하중을 주변지반에 전달시켜주는 역할을 하게 됩니다. 그래서 터널이 무너지지 않는거지요
전기·전자
Q. 냉장고의 원리가 어떤 것인지 궁금합니다
안녕하세요. 김혜나 과학전문가입니다.물질은 상태 변화 시에 열을 방출하거나 흡수합니다.물의 경우 얼어서 얼음이 될 때는 열을 방출하고 자신의 온도가 낮아집니다끓어서 수증기가 될 때는 열을 흡수하고 자신의 온도가 높아지죠. 정확히는 자신이 가지고 있는 에너지를 열의 형태로 발산, 흡수하는 것입니다. 냉장고 원리가 상태변화를 할 때 에너지의 이동과 관련이 있습니다.1. 냉매냉장고를 차갑게 유지시켜주는 물질의 정체입니다물질마다 녹는 점, 끓는 점 등이 다른데요,보통 냉장고는 냉매가 기체가 되었다가(증발) 액체로 바꾸는 것(액화)을 반복시키는 작업을 합니다.2. 냉장의 순서이러한 작업은 압축기에서 시작됩니다. 압축기에서 전동기를 가동하여 냉매를 압축시키는 작업을 합니다.압력을 받은 냉매는 고온, 고압의 기체 상태가 됩니다. 그러면 응축기로 이동하게 되는데, 여기서 열을 발생시키면서 냉매는 액체로 변하게 됩니다.액체로 상태가 변화할 때는 열을 방출하게 되는데요.이것 때문에 냉장고 뒷편이 뜨거운 것입니다 뒷편이나 아랫편에 응축기가 존재하거든요. 액체로 변한 냉매는 고압이라서 기체로 변하기 힘든 특징을 가지고 있습니다.따라서 응축기에서 증발기로 이동할 때의 모세관에서는 압력을 낮춰주는 과정이 일어나고, 이 과정을 통해 저압 저온의 냉매가 증발기에 도착합니다.증발기에서는 드디어 주변의 열을 흡수하며 냉매가 기체로 변하고 이로 인해서 냉장고 안을 시원하게 만들게 됩니다.열을 흡수하여 온도가 높아진 기체 상태의 냉매는 다시 압축기로 돌아가서 이 과정을 다시 반복하게 됩니다.압축기 → 응축기 → 모세관 → 증발기 → 압축기
지구과학·천문우주
Q. 백야현상이 일어나는 이유는 ?
안녕하세요. 김혜나 과학전문가입니다.백야현상은 White Night라고 불리며, 위도 48도 이상의 고위도 지방에서 한여름에 태양이 지평선 아래 18도 이하로 내려가지 않는 현상을 말하고 있는데요. 즉, 백야현상은 낮이 지속되는 때를 말하고 있습니다. 백야현상은 주로 한여름에 발생하며, 북반구에서는 하지, 남반구에서는 동지 무렵에 발생하고는 합니다.극야는 백야와 반대로 밤이 지속되는 현상을 말하는데요. 백야와 반대되는 극야가 나타나는 것 역시 반대로 북반구에서는 동지, 남반구에서는 하지 무렵에 나타나고는 합니다. 극야 동안에는 냉각이 진행되기 때문에 저온 현상이 발생하게 되는데요. 백야현상은 북반구와 남반구가 번갈아 가면서 일어나기 때문에 북반구에서 백야가 발생하면 남반구에서는 극야현상이 발생하게 됩니다. 이러한 이유는 지구의 자전축이 기울어 있기 때문인데요. 지국는 자전축이 23.5도 기울어져 있는 상태로 태양 주변을 돌게 되는데요. 여름이 되면 북유럽 지역은 태양이 있는 곳으로 기울어지기 때문에 하루종일 해가 떠 있는 현상이 발생하게 되는 것입니다.