양자물리학의 신비를 감추다
주목: 우스꽝스런 SF 한편이 개봉을 기다리고 있다. 이달 전미개봉을 앞둔 “ What the #$*! Do We Know?(도대체 우리가 아는게 뭔가?)”라는 이 독립 영화는 과학과 현실 그리고 인생의 위대한 문제들을 파헤치겠다는 야심 찬 계획을 전면에 내세우고 있다. 영화는 이혼한 사진작가에 대한 가상의 이야기와 여러 인물들과 나눈 인터뷰 단편들 사이를 오가면서 진행된다. 인터뷰를 하는 권위적 외모의 소유자들 뒤로 큰 책장이 보이기는 하지만, 주의력 깊은 시청자라면 이들이 전혀 이치에 맞지 않는 이야기를 한다는 점을 금세 눈치 챌 수 있을 것이다. 이들은 어떤 설명도 없이 “양자장 감염”이니 생체 바이오 수트니 반중력 자석 등에 관해 얘기한다.
영화가 끝나고 크레딧이 올라가면서 이들 전문가들이 마침내 소개되면 신경과학 물리학을 설명하던 두 사람이 실은 진짜 과학자가 아니라는 점이 드러난다. 한명은 지압사이고 다른 한 사람은 3만5천 살이나 된 람싸라는 이름의 전사이다. 물론 지압사도 그녀의 추종자 중 한명이다. 영화제작자들도 금발미녀 추종자이기는 마찬가지. 간단히 말해, 이 영화는 과학 다큐멘터리의 조용한 컬트적 가면무도회 버전이라고 하겠다. 영화의 중심 메시지가 있다면 ‘우리는 아무것도 모른다’ 정도로 요약할 수 있을 것.
모두가 이 영화를 재미있게 여긴 것은 아니다. 영화에 나오는 몇 안 되는 진짜 석학 중 한명인 콜롬비아 대학의 물리학자 데이비드 알버트는 최종 결과물을 보고 분노했다. 몇 시간동안이나 영화 제작자들에게 양자 역학이 인간의 영성이나 의식과 관계없는 이유를 설명했는데 모두 편집 되서 결국은 자신과 전투사가 동일한 의견을 내는 장면만 남았기 때문이다. “제가 어리석었죠.”라고 알버트는 인정하면서 “하지만 한 가지 교훈은 배웠습니다.”라고 덧붙였다. 이 영화의 진짜 단점은 과학을 왜곡시키고 오해시키면서 사람들이 과학에 대해 가진 환상을 갖고 논다는 점이다.
기후학
기압이 달라져도 체내의 힘은 변하지 않나요
우리는 지구에서의 기압 즉 1기압에 맞추어져 살고 있습니다. 우리 몸이 주로 유체로 이루어져 있고 폐나 공동 등과 같이 체내에 공기가 들어 있는 부분들이 열려 있는 상태에서 세포내의 압력과 세포 밖의 외부압과의 평형이 이루어져서 살고 있다고 생각할 수 있는 것입니다.
이렇게 공간들의 내부가 주위 압력과 같을 때는 대기의 영향을 전혀 느끼지 못하게 되고 우리 몸은 주위 압력과“평형을 이루었다”고 말할 수 있는 것입니다. 몸 안에 있는 압력의 근원이라기 보다는 열려있는 계에서 외부의 힘과 평형을 이루었다...라고 이해를 하는 것이 좋을 것 같습니다.
우리가 갑자기 외부, 즉 여기서 화성으로 간다고 가정을 하면...우리 몸은 1기압에 맞추어져 있는데...외부의 압력이 달라진다면 그 급작스런 변화에 우리 몸은 적응을 하지 못할 것입니다. 이러한 것은 물 속으로 들어가서 압력이 높아졌다든지...높은 산으로 올라가서 압력이 낮아졌다든지...하면 우리가 바로 반응을 하는 것과 같은 것입니다.
(심지어 민감한 사람들은 저기압과 고기압을 구별을 하기도 합니다.)
외부의 압력이 적은 곳으로 갑자기 간다면...몸 내부의 압력은 1기압인데 주변의 압력이 작으니까 팽창이 되어질 것이다..라고 예측을 하는 것입니다.
첨단과학
시계의 원리
만화가 스코트 애덤스가 사무실 칸막이 지킴이 딜버트를 위해 최초로 궁극의 상자를 지었다. 현재 그는 딜버트의 얼티메이트 하우스(DUH)를 설계 중이다. 안락함을 완전히 포기하지 않으면서 친환경적인 주택을 지을 수 있다는 실질적인 증거를 보여주려는 것.
현대적 가정의 비효율성에 자극받은 애덤스는 신기술 광, 건축사, 에너지 전문가 팬들의 도움으로 미국에서 가장 유명한 칸막이 거주자, 딜버트를 위한 혁신적이고 친 환경적인 거주지를 설계하였다. 이 주택은 실제로 존재하지는 않지만 여기에 이용된 기술들은 사용가능한 것들이다. 지붕의 태양열 판, 에너지 스타 가전제품 및 일반 에어컨 대신 오존안전 증발성 냉각기를 사용한다.
게다가 룸바 진공청소로봇과 지하실에는 멋진 홈시어터도 있다(딜버트의 머리를 닮은 천문학 관측대는 언급하지 말자). 그렇다면 과연 안락함을 최우선시하는 딜버트가 환경론자로 바뀐 것일까? 그렇지는 않다.
신기술 기계광인 딜버트는 여전히 자신의 몫보다 더 많은 전력를 소비할 것이라고 작가 애덤스는 웃으며 말했다. “딜버트의 태양력 판은 평균 사람들 것보다 약간 더 클 수밖에 없지요.”이 집은 dilbert.com.에서 10월 28일부터 만날 수 있다.
생화학
소금물을 짜게하는 것이 무엇입니까
나트륨이온만 짠맛을 나타내는 것도 아니고 염화이온만이 짠맛을 나타내는 것도 아닙니다.
이것은 조화이지요. 즉 소금의 짠맛을 내는데는 염화이온과 나트륨이 이온이 동시에 관여를 합니다. 이러한 이온들이 강한 이온결합으로 연결되어 있는 것이 소금입니다.
우선적으로 Cl-이온이 짠맛에 중요한 역할을 하지만, 양이온의 종류에 따라 짠맛의 정도가 달라지기도 합니다. 만약 물 속의 양이온이 Na+(sodium)이라면 물 1리터 당 250mg의 Cl-에서 짠맛을 느낄 수 있습니다.
그러나 양이온들이 Ca+(calcium)과 Mg+(magnesium)이면 물 1리터당 1000mg의 Cl-를 함유한 물에서도 이러한 전형적인 짠맛이 없을 수도 있습니다. 염화 이온이 있는 경우 양이온으로서 짠맛을 내는 물질은 나트륨, 칼륨, 리튬 등이 주종이고 그밖에 다른 염류들, 즉 칼슘, 마그네슘 등입니다.
물론 나트륨이 있을 때 순수한 소금의 짠맛을 느낄 수 있으며, 칼륨도 이와 비슷한 깨끗한 짠맛을 내지만 다른 염류들은 쓴맛이 강합니다. 마그네슘 같은 것은 짠맛보다 쓴맛이 훨씬 강해서 짠맛용으로는 쓰지 않습니다. 즉 이러한 것은 두 이온간의 조화라고 생각을 하시면 될 것 같습니다.
디지털과학
천년동안 사진을 보관하는 법
독자의 질문: CD가 20년이 지나면 분해된다는 것이 사실인가요? 디지털 사진은 얼마나 오래 갈 수 있나요?
맞습니다. CD는 10년 또는 20년 내에 손상되는 경우가 있습니다. 그러나 적절히 관리해주고 품질 좋은 CD를 사용한다면 디지털 사진 앨범을 100년 이상 보관할 수도 있습니다. 디스크가 망가지는 이유는 주로 흠집이나 케이스에서 꺼낼 때 CD를 구부리는 것, 가장자리 손상 등의 관리소홀에서 기인합니다.
그러나 이런 사소한 흠이나 분열로 인해 CD가 완전히 망가지지는 않습니다. 보통 우리가 흔히 사용하는 은이 아닌, 금으로 코팅된 CD를 사용하면 이 같은 현상은 피할 수 있습니다. 이 같은 손상과 관련된 CD의 과학원리는 매우 단순합니다. 레코더블 CD는 3가지 주요 층으로 구성되어 있는데, 첫 번째 기판에는 데이터가 찍힙니다.
두 번째 금 또는 은으로 코팅된 면은 디스크를 읽는 레이저를 반사시킵니다. 그리고 마지막으로 보호용 래커칠이 되어 있습니다. 이 래커칠이 긁혀져 나가면, 공기가 반사 코팅면 사이로 침투하는데, 은 코팅 CD의 경우 산화 산소 분자가 코팅면에 붙어 화학구조를 변형시킴으로서 CD를 부식, 망가뜨립니다. 한편 금 코팅 경우는 산화가 안되므로 CD의 내구성이 보다 높아집니다.
만약 CD가 오래 가고, 후손들도 내가 찍은 디지털 사진을 봤으면 좋겠다고 생각한다면 낡은 노트북 컴퓨터 보관도 고려해볼 필요가 있습니다. 왜냐하면 CD/DVD 드라이브는 그 때쯤이면 소멸되고 없을테니까요. 그러나 한편으로는 그런 수고를 할 필요가 없을 지도 모릅니다. 컴퓨터가 계속 존재할지에 대한 답은 누구에게 질문을 하느냐에 따라 달라지기 때문이지요. 델 사의 추정에 따르면 적절히 보관할 경우 컴퓨터는 100년 정도 사용 가능하다고 합니다.
단, 배터리를 계속 교체할 수 있다면 말입니다. 배터리에는 산화되고 다른 구성요소를 부식시키는 물질이 포함되어 있기 때문입니다. 설령 이것이 가능하다 해도 컴퓨터 칩이 그 만큼 오래 유지되지 못할 수도 있습니다. 랜드 코퍼레이션 사의 컴퓨터 과학자 제프 로덴버그의 설명에 따르면 금속 이온이 전자파에 의해 자리에서 이탈하면서 생기는 금속 이동(metal migration)이란 과정으로 인해 컴퓨터 칩에 있는 기판 연결의 거장을 야기한다고 합니다.
자, 이제 디지털 사진을 한 천년정도 보존하고 싶은가요? 그렇다면 우리의 선택권은 얇아지기 시작합니다. CD로는 디지털 사진을 보관할 수 없는 반면 평방 2인치 표면의 HD(고밀도) 로제타 니켈 칩은 이미지 또는 텍스트 196,000 페이지 분량을 저장할 수 있습니다. 각 페이지가 폭 1마이크론으로 줄어드는 것이지요. 또한 로스 알라모스 국립 연구원은 이 로제타 칩이 최소한 1,000년간 지속가능하다고 추정하고 있습니다. 이미 유럽 우주항공국의 로제타 임무의 일부로 사용되고 있는 이 처리법은 그 원리도 단순합니다.
이온 광선을 칩 표면 속으로 사진에 새겨서 나온 결과를 현미경으로 관찰 할 수 있는 것이지요. 진짜 재미있는 일은 여기부터입니다. HD로제타 칩을 사용하는 팀 인카운터라는 회사에서는 고객들에게 자신이 선택한 사진과 짧은 메시지를 솔라세일 우주선에 실어 우주로 보낼 수 있는 기회를 제공하고 있습니다(하나당 25달러라는 저렴한 가격!). 회사는 약 450만 개 가량의 제품을 팔 것으로 기대하고 있습니다. 물론 솔라세일 우주선을 성공적으로 비행시킨 경우는 한번도 없습니다. 그러나 자신이 가장 좋아하는 사진을 외계 문명으로 보낼 수 있다는 가능성에 돈을 쓸 가치는 있을 것입니다. 아니라고요? 뭐 그렇다면, 금으로 코팅된 CD에 투자하는 편이 낫겠지요.
생체물리학
박하사탕을 먹고 찬물을 마시면 왜 시원 한가요
박하유의 주성분은 멘톨인데 이것은 시원한 느낌을 줍니다. 여기에 물을 마시면 입안에 이러한 멘톨성분이 퍼지게 되어서 더 시원한 느낌을 가져오는 것입니다. 멘톨에 대해서는...아래의 백과사전의 내용을 참고로 하시기 바랍니다. 박하는 박하뇌(薄荷腦)라고도 합니다. 박하의 화학식은 C10H20O, 분자량은 156.27, 녹는점은 41.6℃, 비중은 0.890(15℃)입니다.
천연으로는 좌회전성인 L-멘톨이 박하유의 주성분으로서 존재합니다. 독특한 상쾌감이 있는 냄새가 나는 무색의 침상(針狀)결정으로, 물에는 거의 녹지 않으나, 에탄올·에테르·클로로포름에는 잘 녹습니다. 박하의 잎이나 줄기를 수증기 증류하여 얻고, 멘톤·프레곤·피페리톤·티몰 및 이소프레골 등의 케톤기 또는 이중결합에 물을 첨가하면 용이하게 합성됩니다.
종래의 합성멘톨은 이성질체의 혼합물인 경우가 많아, 녹는점이나 향기 면에서 천연의 박하보다 못하였으나, 최근에는 정제법이 발달하여 천연품 못지 않은 합성 L-멘톨을 얻을 수 있게 됩니다. 많은 양을 입에 넣으면 혀를 찌르는 듯한 느낌이 있으나, 소량일 때에는 청량감이 납니다. 의약품·과자·화장품 등에 첨가하며, 진통제나 가려움증을 멈추는 데에도 사용됩니다.
L-멘톨 외에 D-멘톨과 DL-멘톨도 알려져 있으나, 천연으로는 존재하지 않습니다. DL체는 녹는점이 35∼36℃이며, 티몰을 환원하면 생기고, D체는 DL체로부터 분리됩니다.
기상현상
산에서 밥은 왜 설익나요
산에서 밥이 설익는다는 이야기를 많이 하는데... 산 위가 압력이 낮아서 그렇습니다. 끓는점은 내부에서 기포가 올라오는 온도라고 많이 알고 있는데... 과학적으로 정확하게 끓는점의 정의를 내리자면 증기압이 외부의 대기압과 같은 온도입니다. 즉 외부에서 누르는 힘을 이기고 위로 나갈 수 있는 온도가 되는 것이지요. 액체의 증기압은 온도가 올라갈수록 커집니다. 그러다가 이 증기압이 외부의 대기압과 같은 온도에서 끓는 것입니다.
그런데 산에 올라가면 외부의 대기압이 평상시보다 낮게 됩니다. 그러면 낮은 증기압에서 이미 외부의 대기압과 같아지게 되는 것이고 그래서 낮은 온도에서 즉 100도가 안 되는 온도에서 물이 끓기 시작합니다.
그리고 끓는점 이상으로 온도가 안 올라가니까 너무 낮은 온도에서 밥이 익혀지게 되는 것입니다. 그래서 아무리 오래 끓여도 밥이 설익게 되는 것입니다. 이것과 반대의 현상이 바로 압력밥솥을 이용하는 것입니다.
이것은 인위적으로 압력을 높여 높은 온도에서 짧은 시간동안 밥을 하는 것입니다.
생물학
사람의 눈은 몇만 화소나 되나요
인간의 눈은 뒤의 망막이라는 곳에서 빛을 이미지로 바꿔주니까. 카메라의 구조와 매우 흡사합니다.
화소(pixel)은 빛의 신호를 하나의 점으로 표현 가능한 최소단위를 말하는 것으로 망막에는 원추세포와 간상세포가 있어서 외부에서 들어오는 빛을 이미지 신호로 바꿔줍니다.
디지탈 카메라는 CDE라는 반도체가 이러한 역할을 합니다.
(CDE는 광전반도체로 빛이 들어오면 전기를 발생시키는 반도체입니다.) 원추세포는 밝은 곳에서 물체를 인식하는 세포이고 간상세포는 어두운 곳에서 물체를 인식하는 세포입니다.
인간의 경우, 1개의 망막당 약 1억개의 간상세포와 3백 만개의 원추세포가 있다고 하니, 1억 화소의 고성능 디지털 카메라를 2대 갖고 있는 것이라고 볼 수 있습니다.
무기화학
천일염 정제방법에 대해 알려주세요
천일염은 태양열, 바람 등 자연을 이용하여 해수를 저류지로 유입해 바닷물을 농축시켜서 만든 소금입니다. 이것을 정제시켜서 여러 가지 가공염을 만듭니다. 가공염은 성분상 또는 결정입자가 너무 커서 사용하기에 부적합하여 분쇄, 세척, 용융과정을 거처 입자를 적게 하고 성분을 깨끗하게 만든 소금입니다.
가공염 중의 재제염이라는 것은 백염, 꽃소금이라고도 불려지며 수입염과 국산 천일염을 9:1로 물에 녹여서 평부솥(바닥이 평평한 솥)에서 100-200℃ 끓여서 재결정 시켜서 만든 것입니다. 이러한 정제방법으로 재결정법을 사용하는데 재결정법은 온도에 따른 용해도의 차이를 이용해서 불순물로부터 정제를 하는 방법입니다.
생활과학
과학자들의 다양한 경력
알게브라 캠프는 잊어버리시라. 과학자로서의 인생은 TV프로그램 ‘길리건스 아일랜드’ 또는 제임스본드 영화 ‘썬더볼’ 에서 시작될 수 있다.
스탠포드 대학의 생물학자 로버트 M 사폴스키는 길리건에 나오는 교수의 문제 해결 능력과 메리앤과의 은밀한 관계(어려서 뭘 잘 몰랐던 사폴스키는 과학자들은 모두 멋진 애인을 가진다고 생각)를 숭배했다. 또한 뉴멕시코 산타페 연구원의 혼돈이론가 J.도인 파머는 제트 팩을 사용한 007 영화를 보고 로켓을 뚝딱거리며 만들기 시작했다. 27명의 사상가들의 자전적 에세이 모음집인 <호기심: 학자가 된 아이들에는 이와 비슷한 더욱 흥미로운 이야기가 많이 실려 있다.
두각을 나타내던 개개인이 과학의 인생 속으로 뛰어들게 된 계기들은 다음과 같다. 데이비드 M. 부스: 오스틴 텍사스 대학의 진화 심리학자. 고등학교 중퇴자였던 그는 트럭 정류소에서 야간교대 주유원으로 일했다.
동료들의 짝짓기 의식에 대해 곰곰이 생각하던 그는 나중에 전세계 문화권에서 나타난 짝짓기에 관해 공부한다. 학교로 돌아오고 한 유전학자와 사랑에 빠진 후 그는 과학계에 몸 담게 된다. 대니얼 C 데넷. 투프스 대학의 인식학자. OSS 비밀 요원의 아들로 태어나 한때 쳇 베이커와 함께 재즈 피아노를 연주하기도 했었다.
이후 로마로 가서 조각을 공부하다가 페데리코 펠리니를 만난다. 철학 박사 학위를 획득한 그는 인간 의식에 대한 흥미를 통해 결국 두뇌를 연구하게 된다. 조셉 르듀: 뉴욕대 신경과학자, 루이지애나에서 자란 그는 어렸을 때 아버지 푸줏간에서 동물의 뇌를 씻는 일을 했다. 뇌 조직 막을 벗겨내 머리에 박힌 총알을 빼내는 것이었다. 대학에서 경영을 전공하면서 르둑스는 심리학 수업을 들으려고 했으나 생물 심리학 교수 한명이 그에게 경영과정을 아예 그만 둘 것을 설득했다.
천문학
일식과 월식이 매달 일어나지 않는 이유
월식은 달이 가려지는 것을 뜻하고 일식은 태양이 가려지는 것을 뜻합니다. 월식은 태양 빛을 지구가 가려 달이 지구 그림자 속으로 들어가는 현상입니다. 당연히 이 월식이 일어나려면 태양-지구-달이 일직선으로서야 하므로 월식은 망일 때 일어납니다.
일식, 즉 달이 태양을 가리는 현상을 지구에서 보려면 태양-달-지구 순으로 일직선이 되어야 합니다. 이때 달은 삭의 위치에 있습니다. 일식의 경우 달은 크기가 작아 지구에는 달의 본 그림자도 생기고 달의 반 그림자도 존재합니다. 달의 본 그림자에 속한 곳에서는 태양이 완전히 가려지는 개기일식이 일어나며 달의 반 그림자에 속한 곳에서는 태양이 부분적으로 가려지는 부분일식이 일어납니다.
삭과 망은 한 달에 한 번씩 일어나지만 그때마다 일식과 월식이 일어나지는 않습니다. 왜냐하면 달의 공전궤도면과 지구의 공전궤도면이 약 5.2°정도 기울어져 있기 때문입니다. 이 두 궤도가 만나는 지점에서만 일식과 월식이 일어나므로 일식과 월식은 흔한 현상이 아닙니다.
일식은 매년 두 번 이상이 나타나며, 어떤 해에는 그 횟수가 5회에 이르기도 합니다. 일식이 월식보다 자주 나타나지만, 대부분의 사람들은 일식이 월식보다 드문 현상이라고 잘못 알고 있습니다. 일식을 자주 볼 수 없는 것은 일식을 볼 수 있는 지역이 넓지 않기 때문입니다.
근본적인 원인은 달이 지구보다 작기 때문입니다. 그 결과 일식 때 생기는 달 그림자의 크기도 작습니다. 반면에 월식 때의 지구 그림자는 매우 커서 보름달을 볼 수 있는 지역에서는 동시에 월식을 볼 수 있습니다.
생물학
미각은 어떤 기능을 하나요
미각은 본래, 동물의 구기(口器)에 닿은 물체가 먹을 수 있는 것인지 먹을 수 없는 것인지 등을 판정하는 감각입니다.
그리고 태아와 신생아 때에는 오히려 성인보다 2-3배 정도 많은 미각세포를 입안 전체에 가지고 있으며 이것은 생후 몇 개월 동안 혀로만 집중됩니다.
신생아는 냄새에 의해 쾌와 불쾌를 느낄 수 있지만 맛의 차이에 대한 식별은 생후 2주일 후에야 달고, 시고, 쓰고, 짠 네 가지 기본 맛을 구별할 수 있고 성인과 같은 적극적인 반응을 보입니다. 즉, 신생아에게 단 것을 먹이면 입맛을 다시고 빨아먹으나, 쓰거나 신 것을 먹이면 내뱉고 얼굴을 찡그리며 호흡이나 순환이 불규칙하게 됩니다.
한편 아기들의 미각은 어른과 달리 혀뿐만 아니라 입천장을 비롯하여 입 안 전체에 퍼져 있기 때문에 입 전체로 맛을 느낍니다.
생활과학
하얀연기와 검은연기는 왜 색깔이 다른가요
하얀 연기는 대부분이 수증기입니다. 그리고 검은 연기는 아황산가스 따위를 포함하는 독한 기체로, 두 연기의 색깔이 다른 이유는 오염물질의 비중차이입니다. 연기의 색깔이 검을수록 오염물질이 그만큼 많이 들어있기 때문에 오염물질의 농도가 짙을수록, 색깔도 짙게 나타납니다.
연소를 하기 위해선 산소가 필요합니다. 그런데 산소가 부족하게되면 불완전연소를 하게됩니다. 대부분의 물질에는 탄소가 들어있습니다. 그런데 물체가 탈 때 산소가 모자라서 불완전연소를 하게되면 탄소가 그대로 올라오는 경우가 생깁니다.
그을음도 같은 예입니다. 또 회색빛으로 보이는 것에 대한 다른 이유는 연기는 아주 작은 입자인데 연소할 때 밀집되어서 발생하기 때문에 빛을 잘 통과 못시켜서 회색으로 보이는 것도 하나의 이유가 될 수 있습니다. 먹구름을 보면 회색으로 보이는 이유이기도 합니다.
생체물리학
심장의 움직임은 근육에 의해 움직이나요
먼저 근육에 대해 살펴보겠습니다. 근육조직은 미오신과 액틴으로 이루어져 있는 것으로 허파는 상피조직으로 근육조직 없이 호흡을 할 수 있습니다. 그 호흡을 도와주는 것이 갈비뼈와 횡격막이지요. 갈비뼈나 횡격막 주위에는 근육조직이 있어 그 근육에 연결된 자율신경에 의해 조절됩니다. 이때 조절 중추인 연수가 이산화탄소 농도에 의해 호흡을 조절합니다.
그리고 심장의 박동은 동방결절에 의해 조절되나 박동의 빠르기 역시 자율신경계에 의해 조절됩니다. 그래서 교감신경과 부교감신경에 의해 심장박동 촉진과 억제되는 것입니다. 뇌사상태에서의 심장운동은 뇌사라는 것은 대뇌의 기능이 상실된 것입니다. 심장의 조절중추는 위에서 말한 연수이기 때문에 뇌사상태에서도 연수는 기능을 하고 있어 심장이 움직일 수 있는 것입니다.
기후학
온대 저기압의 특징을 알려주세요
온대지방에는 일반적으로 고기압대가 동서로 형성되어 있고 이 대상(帶狀) 고기압의 북쪽에는 한대전선이 있어서 보통 온대저기압은 한 대전선 상에서 발생하는 경우가 많습니다.
온대저기압과 열대저기압은 다음과 같은 차이가 있습니다.
① 열대저기압은 발생 초기부터 거의 등압선(等壓線)이 원형을 이루고 있고, 처음에는 전선(前線)을 동반하지 않는 데 비해서 온대저기압은 발생 초기부터 전선을 동반하는 경우가 많으며, 중심을 둘러싼 등압선의 모양은 일그러져 있습니다.
② 등압선의 간격은, 온대저기압은 거의 등간격을 이루고 있으나, 열대저기압은 중심 부근으로 갈수록 조밀해집니다. ③ 발달한 두 저기압의 반지름의 크기는 온대저기압이 훨씬 더 큽니다.
한편, 온대저기압 통과 시에 동반되는 날씨를 보면 저기압이 접근하고 있을 때는 기온이 상승하고 구름이 점차 낮아져서 비가 오기 시작하며, 온난전선(溫暖前線)이 통과하게 되면 비는 일단 멈추고 중심이 통과한 후에 한랭전선이 통과하기 때문에 소나기가 온 후 곧 갭니다.
균학
소금이 살균 작용하는 원리는 무엇입니까
소금의 살균작용은 삼투압현상에 의해서 세균도 생명체이기 때문에 막으로 쌓여 있습니다. 그런데 세균의 몸 속의 염분 농도는 극 미량이고 소금물의 염분량은 매우 높습니다.
그러면 삼투압 현상에 의해 세균의 몸 속과 몸밖의 농도가 같아질 때까지 염분이 이동합니다. 다시 말해 바다에 사는 고기를 민물에 넣으면 고기 몸 속의 염분이 다 빠져나가 죽습니다. 민물에 사는 고기를 바다 속에 넣으면 고기의 수분이 빠져나가고 염분이 들어와 죽습니다. 세균도 마찬가지의 이유로 소금물로 인해 살균이 되는 것이 아닐까 생각됩니다. 염소이온에 의해서 소금을 다른 말로 염화나트륨이라고 합니다. 소금을 물에 녹이면 염소이온과 나트륨이온으로 됩니다. 이 염소는 소독작용이 있습니다.
생활과학
지구상의 모든 생명체 목록을 집대성
독자의 질문: 과학자들이 과연 지구상에 있는 모든 종(種)의 목록을 정리할 수 있을까요? 이것이 가능한 일인가요? 최근까지는 불가능해 보이는 일이었습니다. 일부 과학자는 지구상에 있는 생명체 종류 중의 약 90%가 확인되지 않았다고 보고 있습니다.
장비 시설을 잘 갖춘, 수천 명, 수만 명 이상의 생물학자들이 밤낮으로 일한다고 해도 그 수치에 거의 영향을 미치지 못했으니까요. 그러나 온타리오 구엘프 대학의 진화 생물학자 폴 허버트가 작업 속도를 더욱 높여줄 방식을 찾았다고 합니다.
박테리아부터 원숭이에 이르기까지 모든 동물체 DNA 속에 내장된 “바코드”를 찾은 것이지요.
인간의 지문과 같은 역할을 하는 이 바코드는 하나의 유전자인데, 종마다 조금씩 그 형태가 다릅니다. 간편한 휴대용 유전자 서열로 가는 길의 기초가 열렸다고 할 수 있습니다. 이 유전자 서열을 통해 명명법 과학자들이 각 종을 결정짓는 특징 중 유사한 바코드를 재빨리 훑어 볼 수 있게 되는 것이지요.
이 바코드 유전자는 cytochrome c oxidase , 또는co1 으로 불립니다. 모든 생물체의 co1 유전자는 서로 다릅니다. 허버트는 연구를 통해 유전자의 다양성을 통해 정확도 99.999퍼센트로 종을 구별할 수 있음을 밝혀냈습니다. 허버트의 co1 바코딩 시스템은 기존의 오래된 분류법, 힘들고 어려운 생명체 발견 및 명명법 분야에 큰 변화를 가져올 것입니다.
특히 실력 있는 명명학자의 수가 멸종위기의 생물 개체수의 속도만큼이나 감소하고 있기 때문에, DNA 기반의 접근 방식은 확실히 이 분야에 활력을 다시 불어 넣어 줄 것으로 예상됩니다. 허버트는 “바코딩 시스템으로 하면, 명명학 전문가들에게 전적으로 의존할 필요가 없어진다.”라고 설명하고 있습니다. 이 새로운 기술은 이미 실행에 옮겨지고 있습니다.
기상학
왜 낮에는 지표면이 고온인가요
왜 낮에는 지면이 고온이고 밤에는 지표면이 저온일까요?
공기는 다른 물체보다 열전달이 잘 안됩니다. 겨울에 2중 창문이 따뜻한 이유는 유리사이에 공기가 열에너지전달을 방해하는 역할을 합니다. 절연효과가 뛰어나다는 것입니다. (단 대류현상이 없을 때)
그러면, 낮에 지면은 태양에 의해서 가열이 될 것입니다. 그러면 지면근처의 공기는 위쪽공기보다 따뜻해질 것입니다. 낮에는 지면공기가 따뜻하다는 것은 쉽게 이해할 수 있는데 문제는 밤에는 위쪽 공기가 고온일까요.
밤에는 태양이 없으므로 지면에 열에너지가 공급이 안됩니다.
그러면 지면은 냉각이 되면서 지면근처의 공기는 온도가 내려 갈 것입니다. 위에서 쉽게 열에너지전달이 안 된다고 했습니다.
그러므로, 위쪽의 공기는 아래쪽 공기보다 천천히 냉각이 되므로 위쪽공기가 따뜻하게 되는 것입니다. 이때 공기가 대류순환이 빨리 일어난다면 근방 위쪽 공기의 온도도 아래쪽과 같아 질 것입니다.
물리학
물결파의 진행에 대해 알려주세요
원형 물결파를 생각해볼 때 우리가 잔잔한 물에 무언가를 던지면 그곳이 파원이 되어서 파동이 전달되어집니다.
이것을 그냥 사인파의 모양이라고 생각을 하면 됩니다. 파원에서 동그랗게...즉 사방팔방으로 파동은 전달되어지니까...사인파의 모양이 동그랗게 형성이 되어집니다.
이때 사인파의 골과 골이 만나면 아래로 들어간 모양이 될 것이고 마루와 마루가 만나면 위로 나온 모양이 될 것입니다.
이렇게 골과 골 혹은 마루와 마루 같은 것을 연결한 면을 파면이라고 하는데원형 물결파에서는 원형으로 파면이 생기게 되는 것입니다. 물론 직선파에서는 파면이 직선으로 만들어집니다.
주거생활
모기가 잘 먹는 피가 있나요
같은 공간에 있어도 유난히 모기에 많이 물리는 사람이 있습니다. 왜 그럴까요...이는 모기가 특정성분을 좋아하기 때문입니다.
먼저 체질적으로 혈액 땀 속에 유산과 요산의 성분이 다른 사람보다 많은 사람은 모기에 잘 물립니다.
그 이유는 모기가 가장 좋아하는 성분이 유산과 요산이기 때문입니다. 또한 모기는 스스로 콜레스테롤과 비타민 B를 합성할 수 없어 다른 동물의 혈액에서 공급받아야 하므로 영양 과잉으로 혈액 중 이들 성분이 많은 사람들도 모기의 좋은 먹잇감이 됩니다.
모기를 유인하는 요인을 순서대로 나열해보면 가장 멀리까지 작용하는 것은 체취, 그 다음은 이산화탄소, 체온과 체습, 시각(모기가 좋아하는 색깔)의 순서로 알려져 있습니다.
신진대사가 활발해 몸에서 열이 많이 발산되는 아이들이 잘 물리는 까닭도 이와 같습니다. 또 모기는 여성호르몬이 많이 분비되는 여성을 더 좋아하는 경향이 있습니다.
여성호르몬이 피부를 통해 발산될 때 이 냄새를 맡고 달려드는 것이죠. 모기는 더운 것과 습한 것도 좋아합니다. 따라서 여름철에는 몸을 잘 씻어서 냄새를 없애고 몸을 차게 하는 게 중요합니다.
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
