안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 시간이 한 방향으로 가는 것이 물리현상과 어떤 관련이 있나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.시간이 한 방향으로만 흐르는 현상은 물리학에서 시간의 화살이라고 합니다. 이에 대한 이해와 엔트로피에 대한 설명을 드리겠습니다.시간의 화살 (Time’s Arrow): 물리학에서 시간은 일반적으로 과거에서 미래로 흐릅니다. 이를 시간의 화살이라고 합니다. 그러나 물리법칙은 시간의 방향을 정하지 않습니다. 즉, 뉴턴의 운동법칙, 전자기법칙, 양자역학, 상대성이론 등은 시간의 방향에 대한 정보를 제공하지 않습니다.열역학 제2법칙과 엔트로피: 열역학 제2법칙은 시간의 화살을 설명하는 중요한 원리입니다. 엔트로피는 시스템의 무질서도를 나타내는 개념입니다. 엔트로피가 증가한다는 것은 시스템이 더 많은 상태로 변화하는 현상을 의미합니다. 예를 들어, 큐브를 맞춰진 상태로 두면 경우의 수는 하나뿐입니다. 그러나 색이 틀린 상태는 많은 경우가 있습니다. 이런 경우의 수가 적은 상태에서 많은 상태로 가는 현상을 열역학은 엔트로피가 증가한다고 표현합니다.시간의 화살과 엔트로피: 엔트로피가 증가하는 것은 시간의 방향과 관련이 있습니다. 엔트로피가 증가한다는 것은 시스템이 더 많은 상태로 변화한다는 것을 의미합니다. 빅뱅 이후 시간의 흐름은 과거에서 미래로 흐릅니다. 이것이 시간의 화살입니다.결론적으로 열역학 제2법칙과 엔트로피는 시간의 화살을 설명하고, 시간이 한 방향으로만 흐르는 이유를 이해하는 데 도움이 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 별의 종류는 점점 다양해지고 있나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.우주에서 발견되는 새로운 천체는 두 가지 주요 이유로 인해 발견되고 있습니다.기술의 발달: 기술의 진보로 우주 탐사 기기와 망원경이 더욱 정교해졌습니다. 이러한 기술적 발전은 더 먼 거리의 천체를 탐색하고, 더 미세한 세부 사항을 관찰할 수 있게 해줍니다.새로운 천체의 태어남: 우주는 지속적으로 변화하고 있습니다. 별들은 태어나고 사라지며, 은하계는 상호작용하고 합쳐집니다. 따라서 새로운 천체가 태어나고 다양해지는 과정이 계속되고 있습니다.결론적으로 기술의 발달과 우주의 지속적인 변화로 인해 새로운 천체가 발견되고 있으며, 이러한 발견은 우주 탐사의 중요한 부분입니다.
생물·생명
Q. 대변은 어떻게 만들어지고, 구성 성분이 어떻게 되나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.대변은 사람의 소화 과정에서 생성되는 고체 또는 반고체의 남은 음식물입니다. 이것은 소화되지 않거나 소장에서 흡수되지 않은 음식물이 대장에서 더 분해되고 세균에 의해 처리되는 과정을 거칩니다. 대변은 다음과 같은 구성 성분을 가지고 있습니다.물 (수분): 대변은 주로 물로 이루어져 있습니다. 소화 과정에서 음식물이 소장에서 흡수되고, 대장에서 물이 더욱 흡수됩니다.세균: 대장 내의 세균은 음식물을 분해하고 처리합니다. 이러한 세균은 대변의 일부입니다.대장 점막에서 죽은 상피 세포: 소화 과정에서 대장 점막에서 죽은 상피 세포가 대변에 포함됩니다.기타 물질: 대변은 소화 과정에서 생성된 기타 물질도 포함합니다. 이는 소화된 음식물의 잔여물, 세균이 생성한 대사산물 등이 포함됩니다.대변은 직장을 통해 배출되며, 이 과정을 배설이라고 합니다. 일반적으로 대변은 반고체 상태이며 점액으로 덮여 있습니다. 대변의 색상은 음식 섭취와 건강 상태에 따라 다양하게 변할 수 있습니다.
토목공학
Q. 사람 때라는게 뭔가요? 먼지들이 붙은건가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.사람 때는 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질을 말합니다. 이것은 주로 석탄·석유 등의 화학연료를 태울 때나 공장·자동차 등의 배출가스에서 많이 발생합니다. 먼지는 입자의 크기에 따라 미세먼지와 초미세먼지로 구분됩니다.미세먼지 (PM10): 지름 10μm 이하의 입자로, 공기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 먼지입니다.초미세먼지 (PM2.5/PM1): 지름 2.5μm 이하의 입자로, 더 작은 크기의 미세먼지입니다.이러한 미세먼지는 인체에 유해하며, 호흡기 질환과 관련이 있습니다. 따라서 미세먼지를 최소화하기 위해 주의해야 합니다.
지구과학·천문우주
Q. 밝은 빛을 보다 다른곳을 보게되면 잔상이 생기는 원인이 궁금합니다.
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.이런 현상은 후상 또는 후효과라고 불리며, 원래 빛 자극이 사라진 후에도 눈에 잠시 남아 있는 이미지입니다. 이러한 후상은 몇 가지 과학적 이유로 설명됩니다.빛 감지 세포의 피로: 눈의 망막에는 봉막세포와 원봉막세포라는 빛 감지 세포가 있습니다.밝은 빛을 보면 이 세포들이 활성화되고, 빛을 감지합니다. 그러나 빛이 사라진 후에도 이 세포들은 일시적으로 피로 상태에 있습니다. 이 피로 상태로 인해 눈에 잔상이 남게 됩니다.색상 반대 현상: 빛을 감지하는 세포들은 특정 색상에 민감합니다. 이 색상에 노출된 후에는 그 반대 색상의 이미지가 남게 됩니다. 예를 들어, 밝은 빨간색 빛을 보면 눈에는 푸른색의 잔상이 남게 됩니다.뇌의 처리 방식: 뇌는 빛을 감지한 정보를 처리하고 해석합니다. 이 정보는 시각 피질에서 다양한 방식으로 가공됩니다. 빛이 사라진 후에도 뇌는 이 정보를 일정 시간 동안 유지하며, 그 결과 잔상이 발생합니다.결론적으로 빛 자극이 사라진 후에도 눈에 잔상이 남는 이유는 눈의 빛 감지 세포와 뇌의 처리 방식과 관련이 있습니다. 이러한 후상은 일시적이며, 시간이 지나면 사라집니다.
생물·생명
Q. 인간의 장내미생물은 언제 생기는 건가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.인간의 장내 미생물은 출생 후 1~2년 후에 형성됩니다. 이때까지 창자 상피와 창자 점막 장벽이 공동으로 개발되어 장 세균군상에 관여하고, 심지어는 어떤 측면에서는 지지 작용을 합니다. 장내 미생물은 인체 대사 조절, 면역체계 성숙, 영양분 공급 등 다양한 역할을 하며, 인간의 건강과 질병에 큰 영향을 미칩니다.
화학
Q. 색이 있는 플라스틱을 구부리면 하얀색으로 바뀌는 이유가 궁금합니다.
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.플라스틱이 구부러지면 왜 하얗게 변하는지 궁금하시죠? 이 현상은 플라스틱 내의 분자 구조 변화와 관련이 있습니다.분자 구조 변화: 플라스틱은 고분자로 이루어져 있습니다. 이 고분자는 긴 체인으로 연결된 분자입니다. 플라스틱을 구부리면 이 체인이 늘어나거나 정렬됩니다. 이로 인해 플라스틱 내부의 결정성 영역이 형성됩니다.빛의 산란: 플라스틱 내부의 결정성 영역은 빛을 산란시킵니다. 산란된 빛은 여러 방향으로 퍼져 나가며, 빛의 색상이 희게 보입니다. 이 현상은 플라스틱이 하얗게 변하는 원인 중 하나입니다.투명도 변화: 플라스틱이 구부러지면 결정성 영역이 더 많이 형성됩니다. 이로 인해 투명한 플라스틱이 불투명하게 변합니다. 플라스틱이 하얗게 변하는 것은 결정성 영역이 빛을 산란시키기 때문입니다.결론적으로 플라스틱이 구부러지면 분자 구조가 변하고, 결정성 영역이 형성되어 빛을 산란시키는데, 이로 인해 플라스틱이 하얗게 변합니다.
지구과학·천문우주
Q. 사우나의 높은온도에서도 사람이 화상을 입지않는 연유는 무엇인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.사우나에서 사람들이 화상을 입지 않는 이유는 몇 가지 과학적인 이유로 설명됩니다. 아래는 이에 대한 설명입니다.습도와 열전도성: 사우나는 높은 온도를 유지합니다. 그러나 사우나 내부의 습도는 낮습니다. 습도가 낮으면 땀이 증발하기 어려워집니다. 사우나의 벤치와 공기는 열을 전도하는 능력이 낮습니다. 따라서 사람의 피부와 직접적으로 접촉하더라도 높은 온도에도 불구하고 화상을 입지 않습니다.땀과 냉각: 사우나에서 땀이 발생합니다. 땀은 피부를 냉각시키는 역할을 합니다. 땀이 증발하면 열이 흡수되어 몸을 시원하게 유지합니다. 땀은 사우나 내부의 공기와 벤치와 같은 물체에 닿아도 빠르게 증발하며, 이로 인해 화상을 입지 않습니다.피부의 민감도: 피부는 높은 온도에도 불구하고 민감하지 않습니다. 사우나 내부의 공기와 벤치는 피부를 직접적으로 데우지 않습니다. 피부는 땀과 증발을 통해 냉각되며, 이로 인해 더 오래 사우나에 머무를 수 있습니다.결론적으로 사우나에서 화상을 입지 않는 이유는 습도, 열전도성, 땀, 그리고 피부의 민감도와 관련이 있습니다.
물리
Q. 습도가 0일경우 땀이 나나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.습도가 높을 때 땀이 많이 나는 것은 증발 냉각이라는 과정 때문입니다. 땀은 피부에서 증발할 때 열을 빼앗아서 몸을 냉각시킵니다. 비유하자면 여름에 수영장에서 나올 때와 같이, 살짝 바람이 불면 습한 피부를 통해 증발이 일어나며 냉각이 발생합니다.그러나 습도가 제로(0)인 경우에는 땀이 나지 않습니다. 습도가 0이라는 것은 공기에 수분이 전혀 없다는 것을 의미합니다. 땀은 증발을 통해 열을 빼앗아 몸을 냉각시키는데, 습도가 0이면 땀이 증발할 수 있는 수분이 없기 때문에 땀이 나지 않습니다. 따라서 습도가 제로인 환경에서는 땀을 통한 냉각이 불가능합니다.습도가 낮은 환경에서는 땀이 증발하기 쉽고, 습도가 높은 환경에서는 땀이 증발하기 어렵습니다. 이것이 습도가 높을수록 더 더운 것처럼 느껴지는 이유입니다.
화학
Q. 서양인들과 동양인들은 왜 피부가 탈때 다른 방식으로 타나요??
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.피부가 하얀 사람들이 태양에 노출되면 피부가 빨갛게 타는 현상은 일종의 염증 반응입니다. 이것은 피부 세포의 DNA가 햇빛의 자외선(UV)에 의해 손상되기 때문입니다. 만약 DNA 손상이 심각하다면 피부 세포는 암을 예방하기 위해 죽게 됩니다. 이 죽은 세포들은 면역 시스템을 끌어들이며, 이로 인해 염증이 발생합니다. 이 염증은 붉은 피부와 함께 나타날 수 있으며, 때로는 부어오름도 발생할 수 있습니다.살구색 피부를 가진 사람들은 노출된 피부가 어두워지는 것을 경험할 수 있습니다. 이는 멜라닌이라는 피부 색소에 의해 발생합니다. 멜라닌은 햇빛의 유해한 영향을 막기 위해 피부 세포인 멜라노사이트에서 생성됩니다. 살구색 피부는 밝은 피부보다 멜라닌이 더 많이 있어 햇빛으로부터 더 잘 보호됩니다. 그러나 멜라닌도 모든 UV 광선에 면역이 아니므로 여전히 일부 위험이 있습니다.피부가 검은 사람들은 햇빛에 노출되면 피부가 더 어두워질 수 있습니다. 이는 멜라닌이 더 많이 생성되기 때문입니다. 검은 피부는 자외선에 민감하지 않지만, 지나치게 오래 노출되면 여전히 피부 암의 위험이 증가할 수 있습니다.