안녕하세요. 옥성민 전문가입니다.
생물·생명
Q. 곤충은 애벌레와 번데기를 거친 변태과정이 왜 생긴건가요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.아래와 같은 이유가 있습니다.포식자로부터의 보호: 토양에 묻힌 고치나 번데기와 같은 번데기 단계는 취약한 발달 전환 동안 포식자와 환경적 스트레스 요인으로부터 보호합니다. 번데기는 곤충이 활동적인 먹이를 먹거나 움직일 필요 없이 생리적 변화와 조직 재구성을 겪을 수 있게 하여 포식에 대한 취약성을 줄입니다.생식적 격리: 어떤 경우에는 변태가 밀접하게 관련된 종 간의 번식적 격리에 기여하여 잡종화를 줄이고 종분화를 촉진할 수 있습니다. 생활 단계의 시기나 위치의 차이는 상호 교배를 방지하고 개체군이나 종 간의 유전적 특징을 유지할 수 있습니다.자원 분할: 변태는 곤충이 다양한 먹이 습관과 생태적 지위를 지닌 뚜렷한 형태로 생활 단계를 분리함으로써 곤충이 다양한 먹이원과 서식지를 이용할 수 있게 해줍니다. 예를 들어, 애벌레 단계는 성체 단계와는 다른 자원을 섭취하는 경우가 많으므로 동일한 자원에 대한 미성숙 개체와 성숙한 개체 간의 경쟁이 줄어듭니다.먹이 효율성: 유충 단계(예: 애벌레, 구더기)는 종종 빠른 성장과 음식 소비에 최적화된 특수한 먹이 구조와 행동을 가지고 있습니다. 이를 통해 유충은 자원을 효율적으로 활용하고 이를 체질량으로 전환하여 빠른 발달을 촉진할 수 있습니다.위와 같은 이점으로 인하여 곤충은 애벌래를 거쳐 번데기가 된 다음 성충이 되는 과정을 거치도록 진화했을 가능성이 있습니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
화학
Q. 나트륨은 그냥 물에 넣으면 왜 터지는건가요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.나트륨 금속을 물에 첨가하면 발열 반응이 일어나며, 이는 많은 양의 열 에너지를 방출함을 의미합니다. 이 반응은 매우 격렬하여 종종 공정에서 생성된 수소 가스의 발화로 이어져 작은 폭발을 일으킵니다.일어나는 일은 다음과 같습니다.수산화나트륨 생성: 나트륨 금속(Na)을 물(H2O)에 넣으면 물 분자와 반응하여 수산화나트륨(NaOH)과 수소 기체(H2)가 생성됩니다. 수소 가스 방출: 나트륨과 물 사이의 반응은 발열성이 매우 높습니다. 즉, 많은 양의 열 에너지를 방출합니다. 이 열 에너지는 물 분자의 수소 원자 사이의 결합을 깨뜨려 수소 가스를 형성하기에 충분합니다. 수소 가스의 점화: 반응에서 생성된 수소 가스는 열이나 스파크가 있을 때 자연적으로 점화되어 작은 폭발을 일으킬 수 있습니다. 이 폭발은 공기 중의 산소와 수소 가스의 급속한 연소로 인해 발생합니다. 요약하자면, 나트륨과 물 사이의 폭발적인 반응은 반응의 높은 발열 특성으로 인해 발생하며, 이는 자발적으로 발화할 수 있는 수소 가스를 생성합니다. 염화나트륨(식염)은 안정적이고 물과 격렬하게 반응하지 않는 반면, 금속 나트륨은 반응성이 높으므로 습기가 있는 경우 주의해서 취급해야 합니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 왜 지구 남반부와 북반부의 변기 물 내려가는 것이 반대인가요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.위에 말씀하신 현상은 종종 "코리올리 효과"라고 불리며, 회전으로 인해 지구 표면에서 액체나 기단과 같은 움직이는 물체가 휘어지는 현상을 설명합니다. 그러나 싱크대나 변기의 물 배수 방향에 대한 코리올리 효과의 영향은 종종 크게 과장됩니다.실제로 코리올리 효과는 이러한 소규모 시스템에서 물 배수 방향에 영향을 미치기에는 너무 약합니다. 유역의 모양, 초기 물 흐름 방향, 물 흐름의 불규칙성과 같은 요소가 배수 방향을 결정하는 훨씬 더 중요한 요소입니다.코리올리 효과는 장거리에 걸친 지구의 자전이 운동 방향에 눈에 띄는 영향을 미치는 기상 시스템 및 해류와 같은 대규모 현상에서 더욱 두드러집니다. 북반구에서는 대규모 기상 시스템이 시계 반대 방향으로 회전하는 경향이 있는 반면, 남반구에서는 코리올리 효과로 인해 시계 방향으로 회전합니다.따라서 코리올리 효과는 대규모 기상 패턴과 해류의 순환에 영향을 주지만 싱크대나 화장실에서 물이 배수되는 방향에 미치는 영향은 미미합니다. 소규모 시스템에서 배수 방향을 결정하는 데에는 다른 요인들이 훨씬 더 중요한 역할을 합니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
전기·전자
Q. 무풍 에어컨의 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.무풍 에어컨은 기존 에어컨의 바람 속도 0.6m/s에 비해서 4배 더 낮은 속도인 0.15m/s로 바람이 나오기 때문에 소음이 적고 강한 바람으로 인해서 춥게 느껴지는 것을 막을 수 있습니다. 이는 기존 에어컨보다 바람이 나오는 구멍을 작게 만들기 때문에 가능합니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
생물·생명
Q. 동물이 사냥을 하면 내장부터 먹는다고 하던데 그 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.동물이 먹이를 사냥하고 소비할 때 종, 서식지, 생태적 요인에 따라 달라질 수 있는 특정한 먹이 행동을 보이는 경우가 많습니다. 사냥 후 내장을 포함한 내부 장기를 먼저 먹는 데에는 여러 가지 이유가 있을 수 있습니다.영양밀도: 간, 심장, 신장과 같은 내부 장기에는 비타민, 미네랄, 단백질을 포함한 필수 영양소가 풍부한 경우가 많습니다. 이러한 영양이 풍부한 기관을 먼저 섭취함으로써 포식자는 신속하게 에너지 저장량을 보충하고 영양 요구 사항을 충족할 수 있습니다.중요 기관에 대한 선호: 중요 장기는 동물의 생리, 신진 대사 및 전반적인 건강에 중요한 역할을 합니다. 포식자는 영양분 함량이 높고 먹이의 생존에 중요하기 때문에 본능적으로 이러한 기관을 표적으로 삼을 수 있습니다. 예를 들어, 간은 필수 영양소의 저장소이며 신진대사와 해독에 중요한 기능을 수행합니다.부패 감소: 내부 장기는 수분 함량과 효소 활동이 높기 때문에 근육 조직보다 더 빨리 부패하는 경향이 있습니다. 포식자는 내부 장기를 먼저 섭취함으로써 부패 위험을 최소화하고 먹이의 가장 신선하고 영양가 있는 부분을 확보할 수 있습니다.소비 효율성: 내부 장기를 먹는 것은 포식자에게 더 효율적인 먹이 전략이 될 수 있으며, 이를 통해 청소부나 경쟁하는 포식자가 시체를 먹기 위해 도착하기 전에 귀중한 영양소를 신속하게 추출할 수 있습니다. 이는 포식자의 에너지 획득을 극대화하고 경쟁자에게 식량 자원을 잃을 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다.문화적 및 학습된 행동: 어떤 경우에는 먹이를 먹는 행동이 종 내에서 여러 세대에 걸쳐 전달되는 문화적 또는 학습된 행동의 영향을 받을 수 있습니다. 어린 포식자는 나이든 개체의 먹이 전략을 관찰하고 모방하거나 시행착오를 통해 먹이의 어느 부분이 가장 영양가 있고 맛이 좋은지 배울 수 있습니다.전반적으로 사냥 후 내부 장기를 먼저 섭취하려는 선호는 영양상의 이점, 자원 활용의 효율성, 진화 압력에 의해 형성된 타고난 약탈 본능의 조합일 가능성이 높습니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
화학
Q. 잠을 며칠동안 못자면 몸에 미치는 영향들이 궁금합니다.
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.며칠 동안 잠을 자지 않으면 신체적, 정신적 건강 모두에 심각한 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 충분한 수면을 취하지 않으면 다음과 같은 일이 발생합니다.인지 장애: 수면 부족은 기억력, 주의력, 집중력, 의사 결정 등 인지 기능을 손상시킬 수 있습니다. 어지러움을 느끼고, 초점을 맞추는 데 어려움을 겪고, 반응 시간이 느려질 수 있습니다.기분 변화: 수면 부족은 기분 변화, 과민성, 불안, 우울증으로 이어질 수 있습니다. 감정 조절이 손상되어 스트레스와 부정적인 감정에 대처하기가 더 어려워질 수 있습니다.신체적 영향: 만성적인 수면 부족은 면역 체계를 약화시켜 질병과 감염에 더 취약하게 만들 수 있습니다. 또한 비만, 당뇨병, 심장병, 고혈압과 같은 질환의 위험을 증가시킬 수 있습니다.호르몬 불균형: 수면은 식욕, 신진대사, 스트레스 반응 및 성장과 관련된 호르몬을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 수면이 방해받으면 코르티솔, 그렐린(식욕을 자극함), 렙틴(식욕을 조절함)과 같은 호르몬의 불균형이 발생할 수 있습니다.운동 능력 손상: 수면 부족은 협응력과 운동 능력에 영향을 미쳐 특히 운전이나 기계 조작 시 사고와 부상의 위험을 증가시킵니다.노화의 경우, 수면 부족의 영향으로 인해 노화와 관련된 신체 변화가 악화될 수 있습니다. 노화 자체는 총 수면 시간 감소, 밤에 각성 증가, 수면 구조(수면 단계의 구조) 변화 등 수면 패턴의 변화와 관련이 있습니다.그러나 적절한 수면은 모든 연령대의 전반적인 건강과 웰빙에 매우 중요합니다. 수면이 노화 과정을 되돌릴 수는 없지만 충분한 회복 수면을 취하면 인지 기능, 기분, 면역 기능 및 전반적인 건강에 미치는 영향을 일부 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 규칙적인 수면 일정 유지, 편안한 수면 환경 조성, 이완 기법 실천 등 좋은 수면 위생을 지속적으로 실천하면 연령에 관계없이 건강한 수면을 촉진하고 전반적인 활력을 지원할 수 있습니다. 만성적인 수면 장애를 겪고 있거나 노화와 관련된 변화에 대한 우려가 있는 경우, 맞춤형 지도 및 치료 옵션에 대해 의료 전문가와 상담하는 것이 중요합니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구의 자전의 원리에 대해서 알고 싶습니다.
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.태양 주위의 궤도와 함께 지구의 자전은 우주에서의 운동의 근본적인 측면입니다. 지구가 자전하는 원리는 각운동량의 형성과 보존을 포함한 여러 요인으로 설명할 수 있습니다.형성: 지구는 약 45억년 전 가스와 먼지 구름의 중력 붕괴로 형성되었습니다. 이 구름은 자체 중력에 의해 수축되면서 각운동량 보존으로 인해 회전하기 시작했습니다. 이 회전 운동은 어린 태양을 둘러싸고 있는 원시행성 원반의 물질로부터 형성되었기 때문에 지구에 물려받았습니다.각운동량: 각운동량은 회전하는 물체의 속성이며 외부 토크가 없을 때 보존됩니다. 붕괴하는 가스와 먼지 구름이 수축함에 따라 각운동량 보존으로 인해 초기 회전이 더욱 뚜렷해졌습니다. 이 원리는 피겨 스케이터가 회전하는 동안 팔을 안쪽으로 당겨 회전 속도를 높일 때 발생하는 것과 유사합니다.강착과 충돌: 행성이 형성되는 과정에서 소행성이나 원시행성과 같은 작은 천체들이 응집하여 지구와 같은 더 큰 천체를 형성하면서 셀 수 없이 많은 충돌이 발생했습니다. 이러한 충돌은 또한 지구의 자전에 기여하여 형성되는 행성 내에서 각운동량을 재분배합니다.조석력: 달과 태양에 의해 가해지는 조석력은 지구의 자전을 유지하는 역할도 합니다. 이러한 힘은 주로 지구의 바다에 영향을 주어 조수를 일으키지만, 지구의 자전에도 영향을 미치는 토크를 생성합니다. 지질학적 시간 규모에 걸쳐 지구, 달, 태양 사이의 조수 상호 작용은 지구의 자전 속도에 변화를 일으킬 수 있지만 이러한 효과는 지구 형성 중에 얻은 초기 각운동량에 비하면 상대적으로 미미합니다.요약하면, 지구는 붕괴하는 가스와 먼지 구름의 회전 운동에서 물려받은 각운동량 보존으로 인해 회전합니다. 이러한 회전 운동은 지구가 형성되고 진화하는 동안 다양한 과정을 통해 수십억 년 동안 유지되어 왔습니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 암흑에너지의 속도는 어느정도인가요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.암흑에너지는 실제로 우주의 가속 팽창을 촉진하는 것으로 보이는 신비한 형태의 에너지입니다. 그 정확한 성질은 아직 완전히 밝혀지지 않았지만, 공간에 균일하게 스며들어 물질과 정상 에너지로 인한 중력의 인력에 반하는 척력 중력 효과를 발휘하는 것으로 보인다.암흑 에너지가 "빛보다 빠른지"에 대한 질문과 관련하여, 암흑 에너지는 빛이나 물질처럼 공간을 통해 전파되지 않는다는 점을 명확히 하는 것이 중요합니다. 대신, 그것은 우주 자체의 팽창에 영향을 미칩니다. 암흑 에너지는 공간을 균질하게 채우는 일정한 에너지 밀도를 나타내는 우주 상수 개념과 관련이 있는 경우가 많습니다. 이는 원래 아인슈타인이 제안한 것입니다.우주 팽창에 대한 암흑 에너지의 효과는 빛의 속도에 의해 제한되지 않습니다. 왜냐하면 암흑 에너지는 우주 전체의 규모에서 작동하여 그 안에서 움직이는 개별 물체가 아닌 시공간 자체의 척도에 영향을 미치기 때문입니다.물질은 질량 때문에 빛보다 빠르게 이동할 수 없다는 이론은 암흑에너지가 존재하는 경우에도 여전히 유효합니다. 알베르트 아인슈타인이 제안한 상대성 이론은 진공 속에서의 빛의 속도가 우주의 궁극적인 속도 한계라고 말합니다. 질량이 있는 물체는 빛의 속도에 도달하거나 초과할 수 없습니다. 왜냐하면 물리적으로 불가능한 무한한 양의 에너지가 필요하기 때문입니다.암흑에너지는 공간을 통과하는 물체의 움직임을 포함하지 않기 때문에 이 원리를 위반하지 않습니다. 오히려 공간 자체의 확장에 영향을 미칩니다. 그러므로 암흑에너지의 존재는 상대성 이론이 부과하는 물질 속도의 근본적인 한계를 바꾸지 않습니다. 질량이 있는 물체는 여전히 빛의 속도라는 우주 속도 제한에 묶여 있습니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구 온도가 높으면 뇌의 크기는 왜 작아지나요?
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.네, 지구의 온도가 높아질수록, 바다에 녹아있는 이산화 탄소량이 줄어들고, 이 이산화 탄소가 공기중으로 나와 산소의 농도를 낮추게 되어 또한 숨을 쉬기가 어려워 집니다. 우리뇌는 동작하기 위해서 많은 산소를 필요로 하는데, 이러한 산소가 적어지는 환경에 적응하려면 산소 소비량을 낮추어야 할 것입니다.이러한 환경에 적응하기 위해 뇌가 작아졌다고 볼수 있을것 같습니다.답변이 도움이 되길 바랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 암흑물질이 없었다면 현재의 우주는 만들어지지 않았다고 하는데요
안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.암흑 물질이 존재하지 않았다면 별, 은하, 은하단 및 우주의 모든 중력 구조가 생성되지 않았을 것이라는 진술은 다소 단순하고 완전히 정확하지 않습니다. 암흑물질이 없었다면 이러한 구조가 전혀 존재하지 않았을 것이라고 말하는 것보다 암흑물질의 존재가 우주에서 이러한 구조의 형성과 진화에 큰 영향을 미쳤다고 말하는 것이 더 정확합니다.좀 더 미묘한 관점은 다음과 같습니다.구조 형성에 대한 영향: 암흑 물질은 중력 영향을 통해 은하 및 은하단과 같은 대규모 구조의 형성에 중요한 역할을 했습니다. 암흑 물질의 존재는 일반 물질이 축적되어 구조를 형성할 수 있는 중력 발판을 제공했습니다. 암흑물질이 없었다면 구조의 성장이 크게 바뀌어 잠재적으로 우주의 은하와 은하단의 분포와 배열이 달라질 수 있었을 것입니다.은하 역학: 암흑 물질은 추가 중력 질량을 제공하여 개별 은하의 역학에 영향을 미칩니다. 이러한 영향은 은하 회전 곡선과 같은 현상을 통해 관찰됩니다. 여기서 관측된 은하 내 별과 가스의 속도는 일반적으로 암흑 물질로 인한 보이지 않는 질량의 존재를 암시합니다. 암흑 물질이 없다면 은하의 역학은 달라질 것이지만 은하 자체가 전혀 존재하지 않을 가능성은 거의 없습니다.우주 마이크로파 배경(CMB) 이방성: 우주 마이크로파 배경 복사의 관측은 구조 형성의 씨앗이 되는 초기 우주의 밀도 변동에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 암흑물질은 이러한 변동의 성장에 중요한 역할을 한 것으로 생각되지만 CMB에는 일반 물질 및 암흑 에너지와 같은 우주의 다른 구성 요소에 대한 정보도 포함되어 있습니다.요약하면, 암흑물질은 우주 구조의 형성과 진화에 큰 영향을 미쳤지만, 암흑물질이 없었다면 이러한 구조가 전혀 존재하지 않았을 것이라고 말하는 것은 정확하지 않습니다. 대신, 암흑 물질의 존재는 이러한 구조의 분포와 역학을 형성하여 오늘날 우리가 관찰하는 우주로 이어졌습니다.답변이 도움이되길 바랍니다.