안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 태양의 색깔이 청록색인 이유는 무엇인가요?
태양의 실제 색은 청록색이 아닌 하얀색에 가까운 백색광을 가진다고 알려져 있습니다. 청록색으로 보이는 효과는 특정 파장이 두드러지기 때문인데요. 태양은 가시광선의 모든 파장을 포함한 빛을 방출하게 되는데 이들이 모두 합쳐져서 백색과으로 보이게 됩니다. 태양의 빛은 연속 스펙트럼을 가지지만 가시광선 영역에서 녹색-청색파장에서의 빛 에너지가 상대적으로 높게 나타나며 태양 에너지가 가시광선 스펙트럼의 중간파장에서 강하게 나타나게 되는것입니다. 하지만 이들이 실제로 청록색으로 보인다는 것을 의미하지는 않습니다! 태양의 빛은 흑체 복사 곡선으로 표현하게 되며 이 곡선에서 가장 높은 에너지를 방출파는 하장이 500nm부근이 됩니다. 하지만 이들이 태양의 전체 빛이 청록색으로 보인다는 것을 의미하지 않게 됩니다! 흑체 복사 곡선은 다양한 파장을 포함하며 모든 파장을 합쳐 하얀색으로 형성하게 하는 것이지요. 지구에서 태양이 다양한 색으로 나타나는 것은 대기의 산란, 태양 고도에 따라 색이 변화하게 되면서 나타나게 된답니다! 태양의 색을 결정하는 중요한 요소는 표면온도이며 태양은 약 5,500도를 가지게 됩니다!
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Q. 태양과 별은 밝은데 우주 공간은 왜 검고 어둡게 보이나요?
우주 공간이 검고 어두운 이유는 빛의 성질, 우주의 무한한 크기, 빛의 확산, 관측한계 등과 관련이 이쓴ㄴ데 이를 가지고 올버스의 역설로 표현하게 합니다. 우주가 무한하고 무수히 많은 별들이 존재한다면 우주의 어디를 보더라도 별빛이 가득차야하지만 실제 현실에선 광활하고 어둡고 별의 작은점만 보이게 되는데 이는 빛의 오달시간때문이며, 우주는 약 138억년 전 빅뱅으로 탄생하였지만 우주에서 빛이 우리에게 도달할 수 있는 시간이 유의미함을 의미하며 매우 먼 곳에 존재한느 별의 빛은 지구까지 도달하지 못할수도 있다는 것을 의미하지요. 빛은 거리의 제곱에 반비례하여 밝기가 감소하는 경향을 보이기에 우주 공간을 지나며 약해지고 희미해져 우리 눈에 보이지 않게 될수도 있습니다. 또한 우주는 빅뱅 이후 지속적으로 팽창하고 있으며 적색편이되면서 파장이 길어지고 가시광선이 아닌 적외선이나 전파로 변화하게 된다는 것입니다. 우주공간엔 성간먼지나 성간가스와 같은것들이 존재하고 이들이 별빛을 흡수하거나 산란시켜 빛이 약해지거나 사라지게 만드는 것이지요. 빛은 물체에 부딪혀 반사되거나 흡수되지 않는다면 계속해서 우주 공간에서 확산되지만 우주 공간에선 대부분의 빛이 흡수되지 않고 직진하여 지구로 돌아오지 않게 됩니다. 무한히 넓은 우주에서 지구에 도달할 빛이 매우 낮게 나타남을 의미하지요. 또한 빛은 먼지나 가스에 의해서 흡수되어 세기가 감소하기도 하였으며, 빛의 속력은 30만km/s로서 우주의 규모에서 매우 느리게 움직인 다고 할 수 있습니다. 태양의 빛은 지구와 근처에서 매우 밝으며 우주의 다른 곳에선 태양빛이 감지되지 않을수도 있게 되는것이지요!
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Q. 가을하늘은 왜 유난히 높게 느껴지는 걸까요?
가을하늘이 다른 계절보다 높게 느겨지는 것은 대기의 습도가 낮아지면서 공기가 매우 투명해지게 되는데, 여름철 높은 습도가 대기중의 수증기 입자를 많이 포함하여 하늘이 뿌옇게 보이게 되지만 가을엔 수분 함량이 줄어들면서 공기가 맑아지게 된답니다. 이에 따라 선명하게 보이며 높고 탁 트인 느낌이 나타나는 것이지요. 고도가 높은 권운이 주로 형성되기도 하며 가을에는, 여름철 두껍고 짙은 적운 대신 넓게 퍼져 하늘이 넓고 높게 보이는것이죠. 또한 가을엔 대기의 불안정성이 줄어들게 되면서 맑은 날이 많아지게 된답니다! 태양빛이 대기 중의 산소와 질소 입자에 의해 파란색 빛이 더 많이 산란되면서 하늘이 파랗게 보이게 되며 여름철 ㅅ브한 공기에서 미세 입자가 많아 파란색이 산란되기보다 흐리게 보일수 있게 되며 가을철에 습도가 낮아 산소와 질소의 산란이 더 잘 발생하면서 선명하고 진한 파란색 하늘을 가지게 합니다. 또한 가을의 경우 여름철의 강우로 공기중의 오염물질이 대부분 씻겨나간 상태이며 바람이 시원하게 불면서 미세먼지 농도가 낮아지고 공기의 질이 매우 좋아지는 현상이 나타나게 됩니다.
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Q. 높은 건물 옥상에 올라가면 바람이 왜 훨씬 쎈가요?
높은 건물 옥상이나 고지대에서 바람이 평지보다 훨씬강한것은 지표면의 경우 나무나 건물이나 지형등에 의해서 다양한 장애물이 공기의 흐름을 방해하지만 높은곳에선 이러한 장애물들이 줄어들게 되면서 상대적으로 바람이 더 빠르게 된답니다. 또한 고도가 높아질수록 바람의 속도는 증가하는고 높은 건물은 바람이 건물 표면을 만나게 되면서 난류를 일으키게 합니다. 바람이 건물 옆이나 위로 빠르게 회전하며 속도가 더욱 증가하게 될 수 있는 거싱지요. 바람은 고압에서 저압으로 이동하며 높은곳에선 기압이 낮아지기에 바람이 빠르게 이동하게 됩니다. 특히 건물의 옥상에선 바람이 지붕을 지나면서 속도가 증가하게 되는 베르누이의 원리에 의해서 달라지게 됩니다. 건물이나 산 등 장애물 사이로 바람이 통과하면서 속도가 증가하며 옥상은 이러한 장애물이 없어 바람이 자유롭게 가속하게 됩니다.
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Q. 사람이 새처럼 날려면 얼마나 날개가 커야 하나요?
인간의 체중과 근력은 새에 비해 비효율적이기에 날개의 면적을 크게 증가하더라도 실제로 나는것은 매우 어렵게 되며 날개를 움직이는 근육의 힘이나 체력, 공기역학적 구조가 새와 사람이 완전히 다르기 때문입니다. 대략적으로 날개의 길이가 3M정도이며 너비가 1M정도 되어야 진행될것같습니다!