안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 태양계에 있는 행성들은 모두 비슷한 시기에 생성된 것인가요?
태양계의 행성들은 대부분 비슷한 시기에 형성되었지만 생성과정에는 차이를 보이게 됩니다!태양계의 형성 이론을 성운설이라고 하는데 거대한 분자 구름이 중력을 붕괴하여 태양을 탄생하게 하였고 주변에 남은 가스와 먼지들이 원반 혀태로 회전하며 원시 행성계 원반을 형성하였고 주변의 먼지가 뭉치며 미행성체가 형성되게 되어 원시 행성으로 성장하게 되었다고 하지요. 가까운곳은 온도가 높아 가벼운 가스가 날아가게 되어 암석형 행성이 성장하게 되었고, 태양계에서 먼 지역은 낮은 온도에서 가스가 쉽게 응축되며 거대한 가스 행성이 성장하게 되었습니다! 이후 원시 행성들의 충돌과 병합과정 등을 거치며 현재의 태양계 구조가 형성되었습니다.목성과 토성과 같은 가스형행성이 가장 빠르게 형성되었고 지구형행성은 조금 더 늦게 만들어지넋으로 보고 있습니다!
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Q. 황도 12궁 이라는 것은 정확하게 어떤 의미를 가지나요?
황도 12궁이란 태양이 1년 동안 하늘을 가로지르는 활도상에 위치한 12개의 별자리를 의미하게 됩니다. 천문학적 개념과 점성술적 개념을 결합한 것으로 현대 천문학과점성술에서 다소 차이가 있지요! 황도는 지구에서 보았을때 태양이 1년동안 하늘을 이동하는 경로로서 태양이 매일 위치를 바꾸며 1년동안 완성하는 원형궤도를 의미하며 지구의 공전 궤도와 관련되어 있으며 적도면과 23.5도 기울어져 있게 됩니다. 12궁이란 12개의 구역으로 나눈것으로 360도로 보며 30ㅗ씩 나누어 12개의 영역을 형성하고 각 영역에 있는 위치의 별자리를 대응하는 것입니다! 고대 바빌로니아인들이 태양이 1년동안 지나가는길을 관찰하며 12개의 주요한 별자리를 설저하였고 지구의 공전주기가 365일이기에 12개월으로 나누게 되면 한달에 하나의 별자리가 대응되는거승ㄹ 이용한것이지요! 지구의 자전축은 세차운동으로 인해 약 26,000년을 주기로 변화하게 되는데 따라서 약 2,160년마다 12궁의 위치가 조금씩 달라지게 됩니다!
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Q. 행성의 나이는 어떻게 측정할 수 있나요?
태양이나 지구 같은 천체의 나이를 측정하는 것은 인류의 수명보다 훨씬 긴 시간을 다루기에 직접적인 측정은 당연히 불가능하지요! 따라서 방사성 동위원소연대 측정법이나 천체물리학적인 모델등을 사용하여 행성의 나이를 추정하게 합니다. 방사성 동위원소 연대 측정방법은 일부 원소가 방사성 붕괴를 통해 안정적인 원소인 납-206, 아르곤-40으로 변하는 과정의 반감기를 이용해 암석의 나이를 측정하는 것 입니다. 지구의 암석은 여러 변홯를 겪었기에 가장 오래된 운석을 분석하여 태양계의 나이를 측정하고 칼륨-아르곤, 우라늄-납 연대 측정법을 사용하여 운석의 형성 시기를 추정하게 합니다. 가장 오래된 운석인 CAI운석은 약 45억 6700만년 전 형성된것으로 측정하였지요. 지구에서 가장 로래된 암석은 약 43~44억년 전 형성된것으로 보며 아폴로 탐사선이 가져온 달 암석은 약 45억년 전으로 측정하고 있습니다. 지구-달 시스템이 태양계 초기와 비슷한 시기에 형성되었음을 의미하지요! 태양과 같은 항성의 나이는 핵융합 반응과 별의 물리적 특성을 기반으로 계산하게 되는데 태양은 수소를 헬륨으로 변화하는 핵융합 반응을 통해 에너지를 방출하게 되며 현재 태양의 밝기, 온도, 조성비를 분석하여 태양이 45억 7000만년 동안 핵융합을 지속해 왔음을 계산하게 합니다. 천문학자들은 다른 별들의 스펙트럼과 밝기를 분석하여 별의 진화 단계를 연구하며 태양과 비슷한 항성들을 비교하면 태양은 현재 ㅜㅇ년 단계에 해당하게 되며 전체 수명의 절반 정도를 사용했다고 알수 있찌요! 외계행성의 나이를 측정하는 방법은 운석과 행성 표면 암석을 분석하거나 분화 크레이터를 분석하는 방법등을 확인하녀 어떤 별 주변에 형성된 행성인지를 분석하여 항성의 나이를 측정하게 되면 외계 행성의 나이를 간접적으로 추정할수 있게 되지요!
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Q. 토네이도가 생기는 원리는 무엇일까요?
토네이도는 강한 적란운에서 발생하는 초강력 기류현상으로 미국 중부나 유럽일부지역에서 나타나게 됩니다. 대기중 강한 상승기류와 회전하는 바람이 결합할때 혀성되며 온도와 습도가 킄게 다른 공기가 만나 불안정한 대기 상태가 되면 발생할 확률이높아지게 되지용! 따뜻하고 습한 공기와 차가운 건조한 공기가 만나게 되면 따뜻하고 습한 공기가 지표면 근처에 존재하게 되면서 차가운 건조한 공기가 상층부에서 내려오고 두 공기가 만나면 대기 불안정이 커지면서 강한 상승기류를 형성하게 되느넉싱지요~ 지표면과 높은 고도의 바람 방향이 달라지게 되면 공기가 수평으로 회전하는 효과가 발생하게 되고 바람이 점점 강해지면서 회전하는 공기덩어리가 형성되게 됩니다! 상승기류가 강해지면 회전하는 공기가위로 세워지며 수직 방향으로 회전하는 토네이도 전구체를 형성ㅎ게되고 구름과 지면을 연결하는 원통형의 회오리가 점점 강해지게 되는데 토네이도가 점점 아래로 내려와 지면과 연결되면 토네이도가 완전히 형성되게 되고 바람 속도는 최대 시속 500km이상까지 도달하게 되며 건물을 파괴하고 자동차를 공중으로 날맂어도로 강력해 지게 되지요! 즉 따뜻한 공기와 차가운 공기가 강하게 충돌하면 강력한 상승기류가 만들어지게 되고 회전하는 공기와 결합하면 토네이도가 형성되게 되는 것입니다! 우리나라는 대기조건이 토네이도 형성에 불리한데 미국같이 논난 습윤한 공기와 한랭 건조한 공기가 극적으로 충돌하는 환경이 드물며 삼면이 바다로 둘러 싸여 공기가 서서히 섞이며 강한 기류가 덜 발생하게 되지요~ 우리나라는 산악지혀이 또한 많기에 형성되기가 쉽지 않게 됩니다!
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Q. 저 탄소연대측정에 대해 궁금한게 있습니다
탄소연대측정과 하와이 킬라우에아 화산의 화산암 연대측정에 대한 논란은 자주 거론되는 주제중 하나인데요~ 탄소연대측정법은 방사성 탄소 동위원소를 이용하여 유기물의 연대를 측정하는 방법으로서 탄소-14 연대 측정법은 화산암(무기물)에 적용하지 못하며 목재, 뼈, 껍질, 석탄 등의 유기물에 대해서만 가능하게 됩니다! 즉 하와이 킬라우에아 화산에서 방출된 용암을 탄소 연대 측정으로 분석하는 것은 불가능한 것이지요! 화산암의 연대 측정은 칼륨-아르곤 연대 측정법(수천년에서 수억년 의 연대를 측정하는 방법으로 화산암에 포함된 칼륨-40, 아르곰-40으로 붕괴하는 비ㅠㄹ을 계산하는 법)이나 우라늄-납 연대법(지구에서 오래된 암석의 연대를 측정하는 방법으로 우라늄이 납으로 붕괴하는 비율을 이용)등을 이용하여야 하는데 따라서 킬라우에아 화산암의 연대 측정은 탄소 연대 측정이 아닌 칼륨-아르곤 연대 측정법을 사ㅇㅇ하여야 했을것입니다! 따라서 1980년대 하와이 킬라우에아 화산에서 방출된 용암을 연대 측정했떠니 수십만년이라는 결과가 나온것은 연대 측정 방법의 한계와 가스 함량문제로 인해 발생한 것입니다! 칼륨-아르곤 연대 측정법은 용암이 굳을때 처음 아르곤-40이 없다고 가정하고 측정하는데 용암이 분출할때 이미 아르곤-40이 포함되어 ㅣㅆ으면 연대가 더 오래된것으로 계산되게 되는 과잉 아르곤 문제가 나타나게 되지요! 또한 화산 분출물에는 이전 화산 활동에서 형성된 기존 암석 조각이 포함될수 있기에 실제로 더 오래된 연대로 측정 되기도 합니다!