안녕하세요 이주성 전문가입니다.
Q. 현미경의 분해능이란 무엇을 뜻하는 지 궁금한데요?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.분해능(分解能, angular resolution, spatial resolution)은 서로 떨어져 있는 두 물체를 서로 구별할 수 있는 능력을 의미합니다. 주로 광학기기의 성능을 나타낼 때에 사용됩니다.분해능이 작다면, 아주 가까워 보이는 두 물체도 서로 다른 물체로 볼 수 있고, 분해능이 크다면, 서로 떨어져 있는 두 개의 물체임에도 불구하고, 하나의 물체로 인식할 수 있습니다.
Q. 고래는 왜 물위로 올라와서 물을 뿜나요?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.고래가 분수처럼 물을 뿜는 이유는 잠수를 마치고 수면으로 올라와 폐 속의 공기를 바꾸기 위해 코 구멍에 있는 물과 기도에 있는 거품을 공기 중으로 내 뱉기 때문입니다.고래가 수면에 올라오면 우선 코 구멍으로 공기를 뱉습니다. 이 때 큰 소리가 나면서 멀리 까지 소리가 들리는데, 이것이 마치 코 구멍에서 물 기둥을 뿜는 것처럼 보여 '고래가 바닷물을 뿜는 것'처럼 보이는 것입니다. 사실 이것은 바닷물이 아니라 수증기를 머금은 따뜻한 공기입니다. 고래가 내 뿜을 때 바깥의 공기에 닿아서 수증기가 물방울로 변하기 때문에 물을 뿜는 것처럼 보이는 것입니다.
Q. 화이트홀에 대해 궁금해서 문의 드립니다.
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.블랙홀이 모든 것을 빨아들이는 천체라면, 반대로 모든 것을 내보내는 천체도 있을 것이라는 가정에서 나왔습니다. 아무것도 없는 데서 질량이 나올 수는 없으니, 블랙홀에서 빨려 들어간 질량이 화이트홀로 나오는 것이고, 이 둘을 이어주는 웜홀이 있을 것이라고 생각하였다습니다. 아예 생뚱맞은 주장인 것은 아닌데, 일반 상대성 이론에서 '블랙홀에 빨려들어간 에너지는 중력에 의해 무한 압축되지만 질량의 총량이 변하는 것이 아니므로 압축된 질량을 방출하는 에너지원의 존재가 있을 것이다'라는 가정을 수학적으로 풀어놓은 일종의 Ad Hoc 개념입니다.다만, 수학적으로만 존재하고 실제 존재 증거가 전혀 발견되지 않아 웜홀과 더불어 존재가 부정되는 종류 중 하나였습니다. 퀘이사가 처음 발견되었을 당시에는 화이트홀로 여겨졌으나, 연구가 거듭되면서 블랙홀의 한 형태임이 밝혀지자 화이트홀 이론은 점점 사라져가는 추세입니다. 이론상 화이트홀이 지속해서 존재하려면 막대한 양의 음의 에너지가 화이트홀 주변을 감싸주어야 합니다. 그러나 음의 에너지는 오랫동안 존재하는 것이 불가능하므로 화이트홀이 실재한다고 해도 관측하는 것은 사실상 불가능에 가깝습니다.이후 호킹 복사로 인해 에너지가 블랙홀 바깥으로 방출되는 현상이 발견되면서 블랙홀이 질량을 무한히 흡수하는 존재가 아니라 오히려 천천히 증발하다가 언젠간 소멸할 존재라는게 밝혀졌습니다. (양자론적으로 이해만 됐을 뿐, 검증은 안 됐습니다.)또한 질량이 무한히 방출되는데 화이트홀 자체의 중력은 그렇다 쳐도 방출된 질량의 중력장은 온전하므로 결국은 화이트홀을 감싸는 블랙홀이 생성됩니다.질량/에너지 방출이라는 개념을 놓고 볼 때에는 빅뱅을 화이트홀의 한 형태로 보는 이론도 존재합니다. 관련 논문으로 2014년, 이탈리아의 과학자들이 5차원 진공에서 발생한 초대질량 화이트홀에 의한 빅뱅의 개념에 대해 수학적으로 탐구한 것이 있습니다.
Q. 하늘에서 어떻게 물고기가 떨어지는거죠?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.동물 비는 물고기, 개구리 등 날지 못하는 동물이 하늘에서 떨어지는 기상현상을 뜻합니다. 원인은 ‘용오름(Waterspouts)’으로 보입니다. 토네이도 같은 강한 기류가 물과 함께 물고기를 상공으로 빨아들여 먼 거리까지 운반해 떨어뜨렸다는 설명입니다.
Q. 생물학적으로 바닷속에서 가장 빠른속도로 수영하는 생물은 무엇일까요?
안녕하세요. 이주성 과학전문가입니다.돗새치는 의심의 여지 없이 공인된 가장 빠른 물고기 입니다. 그 속도는 시속 110Km 사람이 만든 물건 중 물 속에서 110Km 로 움직이는 것은 아직 없습니다. 우리나라의 수중 미사일의 속도인 38노트 (70.5km) 도 돗새치의 속도에는 한참 못 미칩니다.육지에서 가장 빠른 동물이라 불리는 치타의 경우도 최고 속도 시속 114km/h 로 달릴 수 있으니 물 속에서 110km 로 헤엄치는 돗새치의 속도는 어마어마한 속도라고 할 수 있겠습니다.돗새치는 몸길이 2m 정도의 대형 어류이며 돛을 단 것 같은 지느러미가 있습니다. 이 지느러미에 푸른색 반점이 있어 신비로움을 느끼게 해 줍니다. 이 등지느러미와 꼬리지느러미 그리고 강한 근육이 돛새치의 속도의 비결이라고 할 수 있겠죠.우리나라 제주도 근해에도 서식한다고 하니 언젠가 돛새치를 보러 가볼 기회가 생길지도 모르겠네요.