안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
Q. 24절기가 과학적으로 정확한가요?
24절기는 2000년전 중국 고대 천문학에 기반하여 만들어진 태양력을 기준으로 한 계절의 구분 체계이며 과학적으로 매우 정확하며 천문학적 계절 변화와 거의 일치하고 있습니다. 1년동안 태양이 황도를 따라 이동하게 되는데 그 위치를 15도 간격으로 24등분한것이 24절기이지요. 각 절기는 태양이 특정 황경 위치에 도달하는 순간을 기준으로 보게 됩니다. 그중 가장 유명한 것은 춘분, 하지, 추분, 동지이지요. 24절기는 지구의 공전과 태양의 위치에 따라 정확하게 계산되었으며 현대의 천문 계산 시스템과 거의일치하는 특징을 가지게 됩니다. 하지만 절기는 매년 달라지는데 이는 지구의 공전주기가 365일보다 약간 길어서 윤년이라는 보정하는 달을 넣게 되고 태양이 정확히 어떤 시점에 어느 위치에 도달하느냐를 절기 날짜를 기준으로 1일정도의 차이를 가지게 하는 것입니다.
Q. 북극에 가면 오로라가 있는데 오로라는 어떤 원리로 생성된 것인가요?
태양은 지속적으로 강력한 에너지를 방출하게 하는데 태양풍이 그중하나입니다. 이는 양서자와 전자 등으로 구성된 고에너지 플라즈마 입자로서 시속 수백만 km로 우주 공간을 빠르게 날아다니지요. 지구는 거대한 자석처럼 자기장을 가지고 있는데 이 자기장이 지구를 보호막처럼 감싸고 있습니다. 태양풍이 지구에 도달하면 이 자기장에 의해 대부분 튕겨나가게 되지만 일부는 극지방 근처의 자기장 출입구를 따라 지구 대기로 유입되게 됩니다. 북극과 남극 주변의 자기장의 선이 연결되어 있기 때문이지요. 지구 대기의 상층부의 산소나 질소원자 등이 태양풍 입자와 충돌이 이루어지게 되면 원자들이 들뜬상태가 되었따가 다시 정상으로 돌아오게 되며 여분의 에너지를 빛으로 방출하는 ㅘ정을 거치게 됩니다. 이때 산소가 고고도(200~300km)에서 붉은색의 오로라를 보여주며, 저고도에서는(100~150km) 녹색오로라를 보여주며 가장 흔하고 밝게 보이게 됩니다. 질소는 전체적으로 푸른색이나 보라색을 보여주게 됩니다. 태양풍 입자는 자기력선이 수렴하는 이 북극과 남극지역에서 보이게 되는 것이지요. 보통 오로라는 겨울철밤에 가장 잘보이며 이는 맑은 하늘을 유지하기 때문입니다.
Q. 암흑에너지는 물리학에서말하는 일반에너지와 어떻게 물리적으로 다른건가요?
암흑에너지는 우주의 팽창을 가속시ㅣ는 정체물명의 에너지이며 중력을 밀어내며 우주의 팽창을 가속화 시키는 존재이며 공간 자체에 균일하게 존재한다고 보고 있습니다. 일반적인 에너지가 물질이나 복사 운동등으로 중력적 끌림을 만들거나 에너지를 전달하는것과는 정 반대되는 에너징지요. 암흑에너지는 초신성을 관측하고 우주배경복사 등을 통하여 간접적으로 확인하였으며 아직까지는 미지의 에너지로 불리우고 있습니다. 우주의 팽창을 가속화시키는 원인이지요!
Q. 지구는 매일 자전을 하고 1년단위로 공전을 한다고 하는데요, 지구의 자전은 어떤 방향으로 돌아가는 걸까요?
지구의 자전방향은 서에서 동으로 움직이는데 지구 위에서 보게 된다면 반시계방향으로 돈다고 표현합니다. 북극에서 지구를 내려다보면 그렇다는 것이지요. 우리가 보는것은 그것을 지구안에서 보기에 반대로 움직이는것처럼 보이게 되며 동쪾에서 떠서 서쪽으로 지는것이 자전방향을 기준으로 살펴보기 때문입니다. 자전방향은 46억년 전 태양계 형성 초기 회전하는 거대한 가스와 먼지 구름에서 만들어지게된 지구에서 이미 만들어지면서 회전 방향을 가지게 되고 그 방향으로 수축을 하게 되면서 행성들이 그 회전방햐을 그대로 물려 받게 된 것이지요. 이론적으로 자전하는 방향이 바뀔수도 있지만 매우 드물게 나타나며 금성과 천왕성의 경우 지구와 반대방향으로 자전하게 되는데 거대한 천체와의 충돌로 자전축이나 자전 방향이 뒤틀렸을것이라고 보고 있습니다. 현재로선 지구의 자전 방향이 절대 바뀌지 않을것으로 보고 있지요.다만 자전속도는 조석마찰에 의해서 조금씩 느려지고는 있습니다. 자전 방향은 코리올리 효과를 발생시키고 이에 따라 대기의 순환, 해류의 흐름 등에 영향을 주게 하며 하루의 24시간을 만들어내게 합니다. 이러한 자전 속도는 초속 465m이며 우리는 이 운동을 전혀 느끼지 못하게 됩니다. 그 이유는 지구와 함께 모든 것이 같은 속도로 움직이고 있기 때문이며 이는 우리가 자동차를 타고 가면 처음엔 속력을 느끼다가 나중엔 느끼지 못하는 원리와 같다고 생각하시면 됩니다!
Q. 슈카토프 추진기가 구현가능하다는 가정하에서, 태양계이동은 얼마의 시간이 소요되나요?
슈카토프 추진기는 항성을 직접 이동시키는 개념으로서 실제로 구현가능하다면 태양을 1광년만큼 이동하는데 걸리는 시간이 대략적으로 2,430만년 정도 걸리며 이는 등가속도 운동공식을 그대로 적용하게 되어 나타난 결과입니다. 하지만 현재 기술로는 구현불가능하다고 밝혀져있으며 지름이 수천만 km에 달하는거울이 필요하다고 알려져 있습니다.