모래성은 본래 순식간에 허물어져 버리는 것이다. 발길질 한번이면 가장 튼튼한 이산화규소 요새도 순식간에 파괴되어 버린다.
하지만 과학자들은 모래성의 강도를 극대화하는 방법이 있다는 사실을 알아냈다.
클라크대의 물리학자 Arshad Kudrolli은 최근 네이처 피직스(Nature Physics)지(誌)에 이 주제에 관한 “젖은 알갱이 더미의 최대 구조 안정성 각도(Maximum Angle of Stability of a Wet Granular Pile)”라는 제하의 논문을 발표했다.
잘 만들어진 모래 구조물은 모래 대 물의 비율이 이상적이라고 Kudrolli는 말한다. 오랫동안 알갱이 물질의 속성을 연구해온 그와 동료들은 유리알과 다양한 양의 물을 혼합해서 이 비율을 발견하게 되었다.
이들은 회전하는 플렉시글라스(Plexiglas) 통에 각 샘플을 넣은 다음 디지털 카메라를 사용하여 더미가 붕괴되기 전에 얼마나 기울어질 수 있는가를 기록했다.
혼합물이 보전되는 기울기가 높으면 높을수록 구조적 안정성 등급을 높게 평가했다.
모래 조각가라면 생각할 수 있겠지만 가장 튼튼한 더미는 적당히 물기를 머금은 모래로 만들어진 것이었다.
그 이유는, 물은 모래 알갱이 사이의 좁은 통로에 소위 유체교각(liquid bridge)을 형성하기 때문이다.
이 미세한 교각의 표면장력이 높은 경우 개별 알갱이를 응집력을 형성하여 튼튼한 덩어리를 만들게 된다.
다시 말해, “모래 알갱이는 점성을 띄게 되어 구조 안정성이 높은 더미를 형성한다,”고 Kudrolli은 설명한다.
하지만 이 효과는 한계점이 있다. 물기가 너무 많은 경우 모래 입자는 “익사”하여 유체교각이 형성되지 않는다.
그렇다면 이상적인 비율은 무엇인가? “약 모래 8에 물 1의 비율,”이라고 Kudrolli은 전한다. “하지만 우리 데이터를 보면 모래 대 물의 비율이 6:1에서 20:1 정도에서도 효과가 있습니다.”
Q.스페이스 어드벤처를 설립한 사람이 우주관광객을 위한 여행안내서를 집필했다고 들었는데, 단순한 상술인가?
“상술(PR gimmick)”이 무엇을 의미하는가에 달려있지만, 그렇다, 스페이스 어드벤처의 CEO인 Eric Anderson은 우주관광객 핸드북을 공동집필했다.
그리고 최초의 실제 우주여행사 - 이 회사는 이미 3명의 민간 여행객을 소유주 우주선에 태워 국제우주정거장에 보내 며칠 동안 머물게 했다 - 의 사장인 Anderson은 유행을 만들어 내 사업을 활성화하려는 의도가 분명해 보인다.
하지만 그의 노력을 무심코 간과할 수만은 없다.
이 책은 단순히 우주여행을 계획하고 있는 사람들을 위한 통상적 팁인 여행 목적지(무중력 실험기, 준궤도, ISS), 여행중 볼거리, 여행준비방법 등 만을 제공하는 것이 아니라 그러한 여행을 할 처지가 못 되는 경우 지상에서 즐길 수 있는 오락거리에 대한 정보도 담고 있다.
또한, 우주정거장에서 벌어지는 승부에 대처하는 방법(힌트: 러시아인들과는 체스를 두지 마라), 비행전 정신과의사에게 자신이 부적격자가 아니라는 점을 설득시키는 방법, 무중력 상태에서 화장실을 이용하는 방법, 그리고 탑승한 우주선이 발사대에서 폭발하는 경우 등에 대한 지침을 담고 있다.
더욱 돋보이는 점은 지상에서 발사 실패의 징후를 목격하는 사람들에 대한 지침이다.
예컨대, “경고징후를 주의하시오. 정상적 발사는 다량의 화염과 연기가 발생하게 됩니다. 화염은 로켓의 최하부에서 나와 아래쪽으로 향하게 됩니다.
만약 화염이 추진보조 로켓의 양측 면에서 흘러나오거나 불타는 금속 파편이 추진보조 로켓에서 떨어져 나가는 것을 목격하는 경우 대처행동을 취하십시오!” 이 모두는 의심할 필요 없는 사실이다.
이온 플럭스는 이번 달 최고의 과학영화부문 기대작인가?
아니다. 우리가 기대하는 것은 2004년 1월에 착륙하여 현재까지 왕성한 활동을 펼치고 있는 화성탐사로버에 대한 디즈니 신작(가제: Roving Mars)이다.
이 다큐멘터리는 과학자들의 눈으로 바라본 시각(예컨대, 탐사로버의 연착륙을 지원한 낙하산의 풍동실험)과 로버의 눈으로 바라본 붉은 행성 화성의 근접 전경을 담고 있다.
미래의 화성여행에 관한 애니메이션 장면은 보너스이다. 컴퓨터로 탄생시킨 영화버전은 우리가 우주서식지에 근접하고 있는 것만큼이나 개봉이 임박해 있으니 즐길 준비나 하자.
몇몇 블록버스터도 주목할 만하다, 조류독감 얘기가 무성한 때이지만 이온 플럭스(Aeon Flux) (12월2일 개봉)를 보면 다소 속이 메스꺼워진다.
이 공상과학 영화는 질병으로 세계인구의 99%가 전멸한 먼 미래를 배경으로 하고 있다.
사람들은 마지막 인간도시로부터 사라지기 시작하고 비밀요원 플럭스(Flux)는 원인을 밝히려 한다.
사람들은 멋진 액션영화를 좋아하지만 침입자를 감지하여 따끔하게 찌르는 잔디와 같은 미래 테크놀로지에 더 매력을 느낀다.
1949년 지구물리학자인 M. King Hubbert는 유전이 고갈되어 가고 있음을 경고했다.
하지만 아무도 귀담아듣지 않았다. 오늘날 경제학자들은 이미 우리가 석유생산의 정점에 다다랐을 수 있다고 경고하는 한편 영화 시리아나(Syriana: 12월9일 개봉)는 아주 무시무시하게 문제를 다루고 있다.
CIA 요원 Robert Baer의 회고록을 토대로 한 이 스릴러물은 석유자원을 장악하려는 투쟁을 그리고 있으며 첩보, 모략, 뇌물수수 등이 난무한다.
Q. 이온 플럭스는 이번 달 최고의 과학영화부문 기대작인가?
아니다. 우리가 기대하는 것은 2004년 1월에 착륙하여 현재까지 왕성한 활동을 펼치고 있는 화성탐사로버에 대한 디즈니 신작(가제: Roving Mars)이다.
이 다큐멘터리는 과학자들의 눈으로 바라본 시각(예컨대, 탐사로버의 연착륙을 지원한 낙하산의 풍동실험)과 로버의 눈으로 바라본 붉은 행성 화성의 근접 전경을 담고 있다.
미래의 화성여행에 관한 애니메이션 장면은 보너스이다. 컴퓨터로 탄생시킨 영화버전은 우리가 우주서식지에 근접하고 있는 것만큼이나 개봉이 임박해 있으니 즐길 준비나 하자.
몇몇 블록버스터도 주목할 만하다, 조류독감 얘기가 무성한 때이지만 이온 플럭스(Aeon Flux) (12월2일 개봉)를 보면 다소 속이 메스꺼워진다.
이 공상과학 영화는 질병으로 세계인구의 99%가 전멸한 먼 미래를 배경으로 하고 있다.
사람들은 마지막 인간도시로부터 사라지기 시작하고 비밀요원 플럭스(Flux)는 원인을 밝히려 한다.
사람들은 멋진 액션영화를 좋아하지만 침입자를 감지하여 따끔하게 찌르는 잔디와 같은 미래 테크놀로지에 더 매력을 느낀다.
1949년 지구물리학자인 M. King Hubbert는 유전이 고갈되어 가고 있음을 경고했다.
하지만 아무도 귀담아듣지 않았다. 오늘날 경제학자들은 이미 우리가 석유생산의 정점에 다다랐을 수 있다고 경고하는 한편 영화 시리아나(Syriana: 12월9일 개봉)는 아주 무시무시하게 문제를 다루고 있다.
CIA 요원 Robert Baer의 회고록을 토대로 한 이 스릴러물은 석유자원을 장악하려는 투쟁을 그리고 있으며 첩보, 모략, 뇌물수수 등이 난무한다.
Q. 조류독감 때문에 걱정인데 좋은 방법이 없을까?
John Davi라는 사람의 본을 따르는 것도 괜찮을 듯하다.
27세의 캘리포니아 출신 시나리오 작가인 Davi는 얼마 전에 똑같은 문제로 고심하던 중, 이 죽은 새 문양의 버튼이 해답이 되었다.
H5N1라고도 불리는 이 조류바이러스는 현재 아시아에 만연하고 있으며, 많은 이들이 염려하는 바와 같이 2006년에는 전 세계로 확산될 수 있다.
Davi는 인식 확산을 위한 방법으로서 광역 유행병을 주제로 한 제품 - 버튼 이외에, T-셔츠, 모자, 유아용 원지(onesies)-을 제안했다.
"사람들에게 다가가서 '이봐요! 모든 사람들을 사망시킬 조류독감에 대해 얘기해 봐요' 라고 말하면 정신 나간 사람취급을 받죠,"라고 그는 말한다. "T-셔츠에 '저에게 조류독감에 관해 물어보세요'라고 적혀있다고 해서 아주 보편적인 일은 아니지만 모순된 일은 아니죠."
이 제품들(h5n1wear.com에서 구입 가능)은 "유행병 열광을 포착하라(Pandemic fever catch it!)과 같은 슬로건이 담겨있다.
그루피 스타일의 "조류독감 투어(Bird Flu Tour)" 셔츠에는 발병될 경우 큰 타격을 받을 수 있는 뉴욕, 동경, 기타 세계 도시들을 열거하고 있다.
Davi는 지난 해 초 조류독감에 대한 기사를 처음으로 읽고 난 후 조류독감 뉴스는 놓치지 않고 지켜보아 왔다.
그는 조류독감의 위협뿐만 아니라 이를 인식하고 있는 사람들이 너무 적다는 사실에 적잖이 당황스러웠다.
"내가 놀란 것은 곧 죽음이 닥쳐올 수도 있다는 가능성입니다. 만약 지구로 거대한 유성이 다가오고 있다면 그것 또한 우려하지 않을 수 없습니다."
만약 무언가를 구매하는 경우 다음과 같은 논지를 제안하는 바이다.
+ H5N1라는 조류독감 변종이 아시아 전역에서 만연하고 있으며 최근에 유럽으로 확산되었다.
+ H5N1는 신종 바이러스이기 때문에 인간은 면역성을 보유하고 있지 않다. 감염된 사람 중 절반 이상이 사망했다.
Q. 빙하도 식수로 쓸 수 있나요
당연히 빙하도 민물이라서 식수로 사용할 수 있다. 단지 경제적인 것이 고려되어야 실용화가 된다. 이것과 관련되어서 아래의 글을 참고하자.
과학자들은 골칫덩이 빙산이 인류에게 도움이 되는 방안을 찾았다. 식수로 만드는 것도 그 중의 하나였다.
따지고 보면, 빙산은 민물로 되어 있어 식수로 제격이다. 과학자들에 따르면, 남극의 빙하에서 1년간 떨어져 나오는 빙산을 녹이면, 지구인들이 1년간 소비하는 물의 절반 정도를 얻을 수 있다.
게다가 그 물은 유기 화합물이 거의 섞여 있지 않아서 순수 그 자체이다. 대략 15억 이상의 인구가 물이 부족해 고생하고 있는 상황을 고려하면, 매우 매력적인 내용이 아닐 수 없다.
그렇지만 결론부터 말하면, 빙산은 ‘너무나 먼 당신’이다. 남극이나 북극의 빙산을 호주나 미국 마이애미 등지로 끌고 갈 계획을 세웠지만, 실행으로 옮기지는 못했다.
빙산을 오랫동안 끌고 목적지에 도착하면 빙산을 묶었던 밧줄만 남을 가능성이 높기 때문이다.
실제 불가능을 가능으로 바꾸겠다고 작심한 사람이 있었다. 사우디아라비아의 모하메드 알 파이잘 왕자였다.
1977년 어느 날, 그는 연간 강수량이 100mm(한국은 1200mm)밖에 안 되는 사우디아라비아의 물 부족을 해결하기 위해 빙산에 눈길을 돌렸다. 대상은 무게 약 1억t(길이 약 1.5km)짜리 빙산이었다.
그것을 사우디아라비아 지다 항(港)까지 1만4천4백km를 끌고 가서 녹여 국민들에게 식수로 제공할 계획이었다.
문제는 어떻게 하면 빙산을 얼음 상태 그대로 끌고 가느냐 하는 것이었다. 밧줄로 묶어 6척 가량의 선단으로 예인하는 데만 1년이 걸렸다. 더 큰 난제는 뜨거운 태양열과 미지근한 해수였다.
과학자들은 비책을 찾았고, 수많은 대안을 제시했다. 빙산 전체를발포 스티로폼으로 씌우자 단열재 액체를 뿜어 덮자 돛을 만드는 피륙으로 감싸자 공기가 들어 있는 2중 플라스틱으로 가리자는 의견이 나왔다.
또 다른 문제는 가져간 빙산을 어떻게 물로 만드느냐 하는 것이었다. 하나하나 따져보니 문제가 한둘이 아니었다.1980년 초, 마침내 파이잘 왕자가 결단을 내렸다. 빙산을 식수로 만드는 계획을 포기한다고.
하지만 그가 주저앉았다고 모든 사람이 포기한 것은 아니었다. 물이 부족한 여러 나라가 파이잘 왕자의 매력 있는 구상에 관심을 가졌다.
그 결과 빙산을 식수로 만드는 연구는 거의 실행 단계에 와 있는 것으로 알려졌다. 미래 학자들은 심각한 물 부족과 과학자들의 노력 덕에 머지 않아 빙산이 식수로 사용되는 날이 온다고 예견한다.(적은 용량의 빙하수나 빙하로 만든 술등은 이미 시중에 나와 있다).
Q. 주사위의 기원과 변천
주사위의 눈들은 왜 서로 마주보는 눈 수의 합이 7로 되게 만들었을까? 아래의 주사위의 기원을 보면 인도에서는 대면의 합이 7이 안 되는 것도 발견되었다고 한다.
그렇지만 일반적으로 주사위는 항상 대면의 합이 7이다. 왜 이렇게 만들었는지에 대해서는 구체적인 자료가 제시된 것을 찾을 수가 없었다.
주사위의 기원은 세계각국에서 옛날부터 사용되었던 것만은 확실하다. 주사위의 기원은 확실하지 않지만 몇 가지에 유래가 있다.
B.C.3400-B.C.1150 사이 왕조시대에 현재의 것과 똑 같은 것이 있었고 이것이 그리스, 로마, 지중해 연안지방으로 전래되었다.
B.C.49년에 카에사르가 "주사위는 던져졌다"고 선언하고서 루비콩강을 건너 로마로 진격했다는 고사가 알려진 설이다.
인도에도 인더스 문명기의 것으로 추정되는 주사위가 발견되었는데, 1의 대면이2, 3의 대면이4, 5의 대면이 6으로 되어 있는 것이 발견되었다.
중국에서는 육각주상의 나무 조각의 각 면에 문자를 새겨 이것을 굴려 신의를 점쳤고, 수.당때에는 현재의 것과 같은 주사위를 사용한 쌍륙이라는 놀이가 있었다.
17세기경부터 유럽에서는 다이스(주사위)게임이 성행 및 보급되었으며, 이어 미국을 비롯한 세계 각국으로 퍼졌다.
주사위의 변천, 주사위는 짐승의 뿔, 뼈, 이빨이나 단단한 나무로 만들었으나, 오늘날 이용되는 주사위는 짐승의 뿔, 뼈, 플라스틱으로 만든 것을 이용하고 있다.
1의 대면이 6,2의 대면이 5,3의 대면이4이며, 대면끼리의 합계가 7이 되도록 되어있다.
주사위 게임은 나무 유리, 플라스틱, 금속 등으로 만든 주사위 컵 속에 넣어 흔들 어서 굴리는 방법과 던지는 방법 두 가지를 사용하고 있다.
주사위는 어느 면이나 나올 확률이 정확히 같진 않다. 요즘처럼 정밀한 기술이 발달하긴 전에는 그냥 나무나 상아를 손으로 깎아서 주사위로 만들어 썼다. 따라서 정확한 정육면체가 만들어지기는 힘들었다.
즉 엄밀하게 말하면 6개 면이 서로 마주보는 면을 제외하고는 면적에서 조금씩 차이가 나는 직육면체에 가까웠다.
하지만 주사위란 1에서 6까지의 숫자 중에서 랜덤하게 숫자를 정하는 도구이므로 어떤 상태에서 누가 던져도 같은 기대값이 나와야 한다.
따라서 면적이 비교적 일정한 마주보는 면의 숫자 합이 7이 되게 하면(1과 6, 2와 5, 3과 4) 주사위의 모양이 조금 삐뚤더라도 일정한 기대값 3.5를 정할 수 있다.
Q. 코밑에 인중은 왜 있나요
인중은 코와 윗입술 사이에 우묵하게 골이 진 부분을 말한다. 이것이 왜 있느냐고 하셨는데 이것의 특별한 기능은 없다고 생각된다.
인중으로 건강을 체크할 수 있다고 하는데 이 부분에 대해서는 전문적인 지식이 없어서 자료를 찾아보았다.
인중은 코밑과 윗입술 사이의 홈을 말한다. 이 부위가 길고 깊은 여성은 명기의 소유자이며, 이 부위가 짧고 희미하면 자궁이 약하거나 불임의 경향이 있다.
또 이곳에 어떤 색깔이 뭉쳐 있으면 방광이나 자궁에 병이 있다는 증거이며, 이 부위에 종기가 나거나 기름을 바른 것 같이 습윤할 때는 생식기의 염증이나 위장병을 의심할 수 있다.
인중을 상중하로 나누어서도 병을 알 수 있다.
인중 상부에서는 남성하복부 질환이나 음경 뿌리쪽 질환을 알 수 있고, 인중 중부에서는 음경통을 알 수 있으며, 인중 하부에서는 음경의 귀두쪽 질환을 알 수 있다.
예를 들어 귀두염이 있으면 인중 하부도 헐거나 색깔에 이상이 나타난다.
Q. 남극이 추울까 북극이 추울까
남극은 대륙이고 북극은 바다로 되어 있다. 그래서 남극이 더 춥다. 보다 자세한 것은 아래의 내용을 참고하자.
북극은 바다 한복판에 얼음이 얼어있는 곳이다. 즉, 남극에 있는 얼음은 내린 눈이 변해서 만들어진 빙하이지만 북극의 얼음은 바닷물이 얼어서 생긴 얼음이다.
그리고 흔히 말하는 ‘남극과 북극 중에서 어디가 더 추울까?’에 대한 질문에 대한 해답도 여기서 찾을 수 있다.
북극은 겨울에는 최저 영하 30～40도 정도이지만 여름에는 바다에서 상승하는 공기의 흐름으로 인해 영상 10도에 이를 정도로 따뜻한 곳이 존재한다.
반면에 남극은 연평균 기온도 영하 23도 정도이고 내륙 지방은 연평균 영하 55도에 이르기도 한다.
Q. 왜 팽이의 무게 중심이 위쪽에 있어야 하나요
보통 팽이는 회전운동을 위하여 만든 장치이다. 따라서 회전운동을 하면서 회전을 하거나 흔들려 넘어지면 안될 것이다.
무게중심이 아래에 있게되면 물체는 안정화되어 다시 회전이 잘 일어나지 않는다.
그러나 무게중심이 위로 있게 되면 회전을 하다가 기울어지면 다시 일어날수 있도록 각 운동량의 보존이 일어날 수 있고 이런 회전관성에 대한 설명에 의하여 보다 더 쉽게 물체를 돌릴 수 있는 것이다.
즉 바닥의 마찰에 의하여 팽이 아래 부분의 회전에너지는 힘을 일게 되어 에너지 손실을 당하게 된다.
이런 경우 팽이 윗부분과 아래부분의 에너지손실 차에 의하여 회전축의 중심은 위로 올라가게 된다.
즉 기울려 넘어지지 않기 위해서이다. 이것이 각 운동량 보존과 회전관성의 성질이다.
이런 이유로 팽이의 무게 중심을 위로하면 회전시 위로 회전중심이 올라올 경우 무게중심과 가까워지게 되고 결국 회전되는 힘을 잃기 전까지 열심히 팽이는 회전을 하게 되는 것이다.
Q. 줄기에서 물이 올라가는 원리
줄기에서 물이 올라가는 원리를 잎의 증산작용으로 설명하는 것을 보았다.
그런데 궁금한 것은 백합이나 여타의 꽃은 잎보다 위쪽에 있는데, 어떻게 잎의 증산작용으로 꽃에까지 물이 올라가느냐 하는 것이다.
사실 잎까지 물이 올라가는 것에 증산작용이 이용되는 것은 맞다. 그래서 나가는 물을 다른 물이 뿌리털을 통해 들어와서 채워주면서 물이 올라가는 것이다.
이 증산작용만 보면 꽃은 잎보다 더 위에 있는데 어떻게 수분이 올라가는지 궁금할지 모른다.
이것은 물의 응집력과 관련이 있다. 서로 물이 뭉쳐서 올라가는 것이다. 그리고 압력도 관련이 있다. 바로 삼투압과 일반 압력이다.
삼투압은 농도가 높은 액체로 농도가 낮은 액체가 들어가는 것이다. 그래서 꽃 부분의 삼투압을 높게 처리해 주면 물이 올라갈 것이다.
그리고 꽃받침이 있는 꽃의 경우 그 쪽으로 수분이 들어가면서 꽃에도 수분이 들어갈 가능성이 있다.
그리고 일반 압력은 공기나 물이 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 가는 것이다. 그래서 줄기를 보면 꼭 공기가 차 있다고는 보기 어렵다.
진공이라고 할 수도 있는 것이다. 그래서 이 압력을 이용해서도 꽃으로 물이 올라갈 수 있다고 본다.
Q. 도미노 게임의 과학적 원리
도미노 게임의 원리는 전자가 빛의 속도로 전달이 되는 것과 상대적 운동에 대한 원리 그리고 파동의 에너지 전달원리 등으로 설명이 가능하다.
전자의 경우 1초에 움직이는 거리는 매우 작은 거리이다. 따라서 우리가 방에 불을 켜기 위해서 스위치를 올릴 경우 바로 불이 들어 올 수는 없다.
그러나 바로 들어오는 것을 볼 수 있다. 그것은 도체내부에 자유전자가 매우 많이 존재하고 있고 밀도 있게 도미노처럼 밀려있기 때문에 스위치를 넣으면 우리가 전자하나를 건드리는 것과 같은 원리가 된다. 따라서 밀려서 나가게 되는 것이다.
이런 전달속도가 도미노처럼 매우 빠르게 전달이 되고 결국 이 속도가 전자의 경우 빛의 속도까지 빠르게 전달이 되는 것이다.
이 경우는 양전자와 전자의 상대적인 운동에 대하여서도 설명이 가능하다. 파동은 에너지의 전달 과정이다.
매질의 입자가 이동하는 것이 아니고 입자의 진동에너지가 전달이 되는 경우이다.
따라서 입자가 입자에게 전달을 하여 파동의 세기를 느끼게 함으로 결국 매질에 대하여 설명을 하는 경우 도미노의 원리로 설명이 가능하다.
Q. 반딧불이는 어디서 빛이나고 왜 빛이날까
반딧불이는 세포 내 발광이다. 즉 반딧불이는 세포자체에 발광하는 물질이 들어있다.
반딧불이 유전자의 자체에 형광물질을 내는 유전물질이 저장이 되어있다.보통 발달한 부분은 반딧불이의 뒷부분이다.
따라서 뒷부분에서 밤이면 발광을 하는 모습을 볼 수 있다. 보통 이런 유전 물질은 세포 내에서 발현하여 형광물질로 나타나게 되어 이런 형광물질을 우리는 관찰을 하는 것이다.
곤충들은 짝을 찾기 위하여 소리, 냄새, 빛 등을 이용한다. 그런데 빛은 보통 낮에만 이용할 수 있는 조건이 되지만 밤에 활동하는 반딧불이들은 자신의 몸에서 빛을 내어(생물발광이라 함) 짝을 찾는다.
보통 그들은 몸 뒤쪽에 있는 복부의 아래 부분에 있는 발광기관의 세포 안에서 발광물질인 루시페린을 산화시켜 빛을 낸다.
이 빛의 특징은 열이 전혀 없는 점으로 반딧불이 종마다 각각 독특한 모습(발광지속시간이나 발광간격 등)으로 같은 종끼리만 만나게 된다.
그런데 일부 포식성(다른 동물 또는 곤충을 잡아먹는) 반딧불이 종들은 다른 종의 반닷불이가 발광하는 모습으로 빛을 내어 유인되는 다른 반딧불이를 잡아먹기도 한다.
Q. 사람은 어떻게 체온을 유지하나
우리가 호흡을 통해서 에너지를 저장하게 되고(ATP라는 형태로 에너지가 저장되어진다) 이것을 가지고 우리가 체온유지에 필요한 열을 만들어내게 된다.
즉 열은 자연상태에서는 에너지인데 물질대사를 할 때 화학반응에 의해 에너지가 열의 형태로 발산되는 것이다.
그러므로 인체 내의 대사활동이 활발하며 에너지를 소비 발산하는 심장 등이 열을 만드는 기관이 된다.
특히 인체의 근육운동에 의해 열이 많이 발생되어지는데 날씨가 추우면 체온이 떨어지는데 떨어진 체온을 끌어올리기 위해 인체는 반사적으로 근육을 움직여 열을 내게 되는데 부르르 몸을 떨게 된다. 이렇게 해서 체온을 유지하는 것이다.
Q. 착시현상의 원리
착시란 시각에서의 착각인데, 사람에게 있어서 물체가 실제와는 다르게 느껴 보이는 것이다.
여러 가지의 착시가 있는데, 기하학 도형의 착시는 잘 알려져 있다. 원 등은 같은 모양이지만 현저하게 다른 크기의 도형이나, 근소하게 다른 도형이 바로 옆에 있으면 실제와는 다른 크기로 보인다.
마찬가지의 일이 길이, 형상, 방향, 각도 등에서도 일어난다. 색도 주위의 색에 영향을 받아서 보이는 수가 많다.
또, 같은 도형을 단시간에 다른 위치에서 보이면, 움직인 것처럼 보인다.
자동차가 달리는 도중 우리의 눈을 통해 들어오는 시각정보는 완전하지 못하여 착시를 일으켜 사고를 일으키는 원인이 될 수 있다.
대표적인 것으로는 고속도로에서 고속주행시 운전자의 시계와 관련되어 일어나는 착시현상이다.
운전자가 고속도로에서 고속으로 주행할 때, 노면과 좌우에 있는 풍경이나 중앙 분리대가 마치 물이 흐르듯이 흘러서 눈에 들어오게 되는 느낌을 받게 되는데, 이 느낌은 속도가 빠르면 빠를수록 더 강해지며 좌우의 자극은 거의 흐르는 선과 같이 되어 눈을 자극하게 되어 착각을 일으키게 하는 현상을 말한다.
Q. 감기에 대한 진실
감기란 의학적인 측면에서 보면 바이러스에 의한 상기도 즉 코, 인후, 상부 기관지의 감염이다.
감기를 일으키는 바이러스는 호흡기로 전염되는 것보다는 손을 통해 전염되는 경우가 더 많다.
따라서 감기를 앓고 있는 사람과 악수를 하거나 감기환자가 만졌던 물건을 접촉하지 않는 것이 중요하다.
증상은 콧물, 코막힘, 재채기, 미열, 기침 등이 있고 목소리가 약간 변하는 정도이다.
한편 독감이란 감기의 증상에 고열과 근육통 및 관절염 등이 동반되는 경우로 인플루엔자 바이러스가 원인으로 집단적으로 발생하는 것이 일반적이다.
감기는 100여 가지의 바이러스가 원인으로 독감과 바이러스 종류가 다르다. 따라서 감기가 심해져서 독감이 되지는 않는다.
감기가 왔을 때 머리가 아픈 것은 몇몇 특정 감기바이러스의 경우 두통에도 영향을 줄 수 있다.
또한 감기의 합병증인 부비동염에 의해서 머리가 아플 수도 있다. 부비동염이 있으면 코 주변이 주로 아프지만 뒷머리, 정수리부분, 귀 뒤 등도 아플 수 있다.
또한 보통 감기에 걸리면 맛을 잘 느끼지 못한다. 이는 혀보다 코의 이상에서 파생된 미각 둔화에 의한 것으로 코가 후각을 잃어 향을 못 맡으면 맛을 느끼는 기능도 떨어지는 것이다.
결국 우리가 느낄 수 있는 다양한 맛은 바로 코의 후각에 의한 것이다. 그런데 감기에 걸리면 이 후각이 마비되는 까닭에 냄새를 맡지 못하고, 따라서 맛을 느끼지 못하게 된다. 기본적인 맛밖에 느낄 수가 없기에 입맛이 없는 것이다.
그리고 열이 나는데 춥다고 느끼는 이유는 건강한 때라면 우리들의 체온은 대개 36.5℃를 유지한다.
이것은 뇌의 일부인‘간뇌’에 있는 체온조절 중추의 작용 때문이다. 그런데 병에 걸리면 병원균 때문에 이 체온조절 중추가 제대로 일하지 못한다.
그리고 바로 이런 이유로 인해 체온이 올라가는 것이다. 또한 열이 나는 경우를 보면 우선 피부의 혈관이 줄어들면서 피가 흐르는 양이 적어진다.
그리고 피부는 푸른색으로 바뀌게 되는데 이렇게 되면 몸이 오슬오슬 춥고 떨리게 되어 몸의 신진대사 속도가 2-3배까지 빨라지면서 높은 열이 나게된다.
요컨대 춥고 떨리는 것은 체온을 높이기 위한 준비운동인 것이 되는 것이고 따라서 몸이 떨리기 때문에 열이 나게 되는 것이다.
Q. 난시는 안경을 벗고 다니면 시력이 더 나빠질까
난시의 경우 안구 표면의 요철로 인한 부정난시와 눈 안으로 들어가는 광선의 2중 직교에 의한 정 난시로 구분한다.
보통사람 생활습관에 따라서 눈에 피로를 주거나 문제가 생겨서 생기는 난시도 있지만 거의 선천성이라고 해야한다.
정난시의 경우가 보통 사람들의 난시이다. 정난시의 경우 후천성인 경우도 있지만 거의 선천성과 유전이다.
그리고 부정난시는 안구의 혼탁과 빛의 굴절 시 문제가 발생하여 생기거나 안구표면의 요철 등으로 생기는 난시이다.
이 경우는 좀 심각하기 때문에 거의 모든 사람에게 나타나는 난시가 아니며 선천적인 경우가 매우 많다.
이런 난시의 경우 사람이 상을 몰 경우 상이 겹치거나 잘 보이지 않기 때문에 강제로 보이기 위하여 눈에 피로를 주게 되고 그런 방향으로 눈을 움직이도록 노력을 하게된다.
이 경우 오히려 더욱 시력이 나빠지기 쉽기 때문에 어느 정도 난시가 있고 안과에서 안경을 착용할 것을 권유할 경우 착용하시는 것이 시력으로 보호하는데 오히려 더 좋다.
Q. 태양계의 나이
태양계가 생성되는 우주의 나이는 최초 우주의 성간 물질이 모여 회전을 하며 점점 수축을 하게된다.
더욱 수축하게 되면 중심의 밀도가 높아지게 되고 결국 빙뱅의 현상처럼 폭발을 하게된다.
이렇게 폭발된 물질은 주변으로 날라 가게되고 무거운 것은 중심으로부터 가까운 거리에 가벼운 것은 중심으로부터 먼 거리로 날라 가게된다.
여기서 중심에서 수축하여 폭발한 물질이 원시태양이 되고 주변에 날아간 물질이 행성이 되어 현재의 태양계를 이루게 되는 것이다.
따라서 먼저 생성된 태양의 나이는 50~100억 년으로 추정되지만 지구의 등 행성 등은 방사성붕괴로 측정하여 보면 45억년 정도이다.
Q. 전철카드의 원리
우선 버스카드 같은 경우에는 안에 내장된 회로가 있다.
보통 전철카드 같은 경우에는 자기테입에 기록된 내용을 읽어 얼마가 남아 있는 지를 알고 일정한 금액을 제한 후 다시 기록을 한다. 전화카드도 비슷한 케이스이다.
버스카드 같이 전자 회로가 내장된 카드의 경우에는 인식장치 가까이에 갖다가 대었을 때 인식장치에서 생성되는 자기장에 의해서 카드 자체 회로 내에 유도 전류가 흐르게 된다.
이때 흐르는 유도 전류가 만드는 전자파 혹은 자기장이 카드에 기록된 내용에 따라 다르게 된다.
이런 전자파를 카드 인식기가 읽어들여서 잔액을 확인한다. 이렇게 회로가 한 번 동작할 때마다 카드 회로내의 기억장치에서 일정 금액이 제하여지게 된다.
이런 원리로 직접적인 접촉 없이도 카드의 내용을 인식장치가 읽어들일 수 있다.
Q. 조산 운동 과정
한 책에서 다음이 조산 운동의 과정이라고 배웠다. (가) 해저가 서서히 침강함에 다라 퇴적 작용이 일어나 두꺼운 지층이 생긴다.
(나) 지층이 심하게 습곡 작용을 받아 마그마의 활동이 나타나고 화강암이 관입한다.
(다) 습곡된 지층은 융기하여 산을 만들고 침식을 받아 점차 그 내부가 지표에 노출된다.
그런데 궁금한것은 (나)는 습곡이 일어나고 (다)에서 융기가 일어나서 산이 만들어진다고 하는데 습곡이 일어난 다음에 왜 융기가 일어나는 걸까? 즉 습곡 후 일어나는 융기의 원인을 좀 더 자세하게 알고 싶다.
우선 습곡의 정의는 “수평으로 퇴적된 지층이 횡압력을 받아 물결 모양으로 변형, 굴곡상태를 이루는 지질구조”라고 되어 있다.
그리고 융기는 “자연적인 원인에 의해 어떤 지역의 지층이나 지반이 주변에 대하여 상대적으로 상승하는 일”이라고 되어 있다.
사실. 위의 정의로 구별이 잘 안 갈 수도 있는데, 조산운동이 일어날 때 습곡작용이란 지층이 수평적인 힘(양쪽에서 서로 미는 힘)을 받아 두꺼운 지층이 겹겹이 겹치는 현상을 말한다.
평평하던 땅이 구불구불 하게 접히기 때문에 위 아래로 두꺼워진다. 그래서 위로 솟아난 부분을 보고 우리는 습곡산맥이라고 한다.
즉 위로 솟아난 부분이 생기는 것 자체만으로 보면 융기가 일어난 것이다. 결국 산이 만들어질 때 먼저 습곡현상이 나타나고 이중에 땅위로 융기가 되어지는 부분이 있어야 조산운동이 되는 것이라고 이해를 하시면 될 것 같다.
과정이 이런 순서를 이루니까 습곡 다음에 융기가 나오는 것이다.
Q. 전압을 잴 수 있는 이유
전류가 흐르지 않는데, 어떻게 두 점에서의 전위차를 알아낼 수 있을까? 예를 들면, 전지에 바로 전압계를 연결해서 전지의 전압을 구할 수 있다고 배웠다.
이상한 점은 전지에 전압계만 바로 연결하면 전류가 안 흐르는데 어떻게 전압계는 두 전위차를 알 수 있을까?
전압계는 병렬로 연결하게 된다. 병렬이기 때문에 측정하고 싶은 곳의 전압과 똑같은 전압을 가지게 되고 간접적으로 구할 수 있게 되는 것이다.
하지만 전압계에 전류가 흐르게 되면 이 회로는 직렬이 아니라 병렬이 되어버린다.
(전류가 흐르면 회로로 생각해주고 전류가 흐르지 않으면 회로에서 제외 시켜 두시면 편할 것이다.) 만약 전압계를 직렬로 연결하게 되면 전압계의 저항만큼 총 전압의 전압이 나누어지기 때문에 전압을 제대로 측정할 수 없을 뿐더러 측정조차 어렵게 된다.
예를 들어 전지가 12V이고 저항이 144옴, 전압계의 저항을 12옴이라고 할 때 총 저항은 12옴이 되고 이 회로 다시 말하면 이 저항에 걸리는 전압은 12V가 된다.
전압계는 이 저항에 걸린 전압을 측정하는 것이다. 그리고 이 전압계에 걸린 전압도 저항에 걸린 전압과 같게 되는 것이다.
하지만 전압계가 직렬로 연결되어 있을 경우에는 저항이 156이 되어 회로에 흐르는 전류는 기하 급수적으로 줄어들게 되며 걸리는 저항에 걸리는 전압도 줄어들게 된다.
그리고 전압계에는 똑같이 전압계에 걸리는 전압이지만 좀 전과는 상황이 다르게 된다.
Q. 인간의 체공시간
인간의 체공시간은 무조건 100% 점프력에 비례한다고 고등학교 때 배웠다. 그러나 점프력이 낮아도 체공시간이 길 수 있는 예외적 경우가 과연 있을까?
점프력이 낮아도 체공시간이 길게 된다는 것은 도움받이로 달리기를 한 후 점프를 할 경우 점프력이 낮더라도 체공시간을 늘릴 수 있다.
운동방정식에서 v=v0-gt로 점프력으로 체공시간 t를 구할 수 있다. 여기서 v는 최고점에 올라갈 경우 0으로 잡으면 중력가속도 g는 일정하므로 결국 시간에는 초속도가 가장 중요한 요인으로 작용하게 된다.
그런데 제자리에서 점프를 할 경우 초속도는 처음 점프할 때의 속도이다. 그러나 달려오면서 하는 경우는 점프할 때 나타나는 속도에 대하여 y축 값만 각도에 따라서 다르게 구할 수 있는 것이다. 즉 sin값을 가지게 되는 것이다.
보통 도움을 받아 달려가서 점프를 하는 경우 점프력이 낮더라도 바로 점프를 하는 경우보다 체공시간을 늘릴 수 있다. 이것은 통상적으로 모든 경기에서 보여지게 된다.
설명할 수 있는 것은 그냥 제자리에서 점프하는 사람보다 달려와서 도움을 받아 점프할 경우 속도의 값이 각도에 대하여 나누어지지만 그래도 그냥 점프하는 경우보다는 더 큰 y축의 초속도를 가지기 때문에 결국 달려오면서 점프하는 경우가 더 오랜 시간동안 체공시간을 늘릴 수 있다는 것이다.
이것은 동일한 사람이 할 경우 각각을 비교하였을 경우를 말하는 것이다.
Q. 춥다고 감기에 걸리는 것이 아니다?
감기는 날씨가 추워서 걸리는 것이 아니라 날씨가 추워지면 사람의 면역력이 떨어져서 감기바이러스가 더 침투하기 쉬워지기 때문에 걸리는 것이라고 한다.
그래서 겨울에 더 많이 걸리는 것이다. 아래의 ‘감기에 대한 10가지 오해’ 라는 의학전문가의 글을 참고하길 바란다.
감기에 걸리는 건 날씨가 추워서다? 정확히 말하면 추위는 감기를 불러오지 못한다. 추위가 감기에 걸리는 1차적인 원인은 아니란 뜻이다.
아무리 춥더라도 감기바이러스가 없으면 감기는 걸리지 않는다. 너무 추워서 감기바이러스가 살 수 없는 극지방에서는 감기에 걸리지 않는다는 사실이 이를 입증한다.
겨울보다는 오히려 밤낮의 기온차가 큰 환절기에 인체의 방어능력이 떨어지면서 감기 등의 호흡기질환에 걸리기 쉽다.
또한 난방을 심하게 해도 바깥 기온과 방안 공기의 기온차가 커져 체내 면역력이 쉽게 떨어진다.
다만 추위는 우리 몸의 방어벽을 약화시켜 바이러스가 침투하기 쉽게 만든다. 우리 몸의 기도에서는 이물질을 몸밖으로 내보내는 섬모운동이 일어나는데 날씨가 춥고 건조한 겨울철에는 섬모운동이 위축돼 병균을 몸밖으로 내보내지 못한다.
때문에 감기 예방을 위해서는 보온에 신경을 쓰는 것도 중요하지만, 그보다 평소 규칙적인 운동과 올바른 영양섭취로 면역력을 키우고 바이러스가 전염되지 않도록 개인청결에 힘쓰는 것이 더 중요하다.
Q. 봉숭아물은 지워지지 않나
봉숭아물이 드는 것은 염료에 의한 것이다. 염료란 색을 띠고 있는 물질인데 염료란 것이 어떤 물건의 표면에 달라붙으면 물이 든다.
즉 염색이 되는 것이다. 사실 염료의 종류는 다양한데 여기서 봉숭아 꽃물의 경우에는 매염염료에 해당이 된다.
봉숭아물들이기에 사용되는 매염제는 흔히 백반이나 소금을 사용하는데 백반이나 소금 이외에도 다른 매염제를 사용할 수 있다.
어떤 매염제를 사용하는 가에 따라 봉숭아물들이기의 색깔이 조금씩 달라질 수는 있다. 봉숭아의 푸른 잎 속에 오히려 빨간 꽃잎 속에 보다도 더 많은 색소가 들어 있다.
그래서 봉숭아물들일 때 꽃잎 없이 푸른 잎만을 가지고 물을 들여도 아주 곱게 잘 들여진다.
당연히 흰색의 봉숭아꽃을 가지고 물들여도 빨갛게 물든다.그런데 다른 흔히 보는 꽃이나 잎의 색소 중엔 매염염료로 쓰일 수 있는 것이 별로 없는 것 같다.
봉숭아가 그러한 색소를 많이 가지고 있기 때문에 '물들이기'에 많이 이용이 되는 것이다. 봉숭아의 경우 잎, 줄기, 꽃에 모두 공통된 색소로 주황색이 있는데 그래서 손톱에는 주로 주황색이 물이 잘 든다고 볼 수 있다.
봉숭아보다 더 진한 장미는 이 주황색소가 없기 때문에 아무리 백반을 많이 넣어도 손톱에 물이 들지 않는다.
결론적으로 이것이 염색이 되는 것이라 지울 수는 없다. 매염제에 따라서 색이 아주 약간씩 달라질 수는 있지만 봉숭아가 가지고 있는 지배적인 색소가 주황색 색소이기에 잎이든지 꽃이든지 모두 우리손톱에는 주황색으로 착색만이 가능하다고 생각을 하면 된다.
Q. 자신의 녹음한 목소리가 다르게 들리는 이유
녹음기에 녹음한 자신의 목소리를 들어보면 자신의 귀로 들리는 목소리와는 분명히 다르게 들린다.
가끔 녹음된 목소리를 들으면 이게 정말 내 목소린가 하는 생각이 든다. 녹음된 목소리는 약간 높은 고음으로 들린다.
하지만 녹음된 것을 들을 때 자기자신의 목소리 이외에 다른 사람의 목소리는 평소와 비교할 때 그다지 다를 바가 없다는 것을 알 수가 있다.
이것은 녹음 재생 시 녹음기에 의한 원인이 아니라는 것이다. 즉 다른 사람들은 모두 당신의 목소리를 녹음기에서 나오는 소리와 같게 느끼고 있다.
결국 본인만이 자신의 진짜 목소리를 들을 수 없고 남이 듣는 것과 다른 음색으로 느끼는 것이다.
그러면 왜 자기 자신의 목소리만 이렇게 이상하게 들릴까. 녹음된 자신의 목소리를 잘 들어보면 평상시 자신이 익히 듣는 목소리보다 한층 높은 음으로 들리게 되는데, 이것은 다른 사람이 듣는 자신의 목소리에 비하여 자기자신이 듣는 목소리는 저음부가 강조되고 고음부가 약화되었기 때문이다.
실제로 인간의 목소리는 여러 파장의 모임으로 구성되어지는데 이러한 파장들의 중첩정도와 그 가감으로 인해 자기 자신에게는 고음부가 잘 안 들리게 된다고 알려져 있다.
음은 목과 입 속에서 나팔처럼 공명하여 다른 사람에게 들리는데, 이 때의 공명과 더불어 진동이 목과 입의 근육과 턱뼈 등에도 전달되며 더욱이 내이에서 음을 듣는 부분인 달팽이관도 진동시키게 된다.
그렇게 되면 달팽이관 내부의 림프액이 움직이게 되고, 그 안에 있는 유모세포도 자극하게 된다.
이 유모세포는 뇌에 음이 왔다고 하는 신호를 보내는 역할을 하게 되는데, 자신의 몸을 통해 목소리가 전달될 경우 저음이 잘 전달되므로 저음부가 강조되게 되는 것이다.
따라서 자신의 목소리를 녹음한 후 듣게 되면, 자신의 몸을 통해 전달되는 저음영역의 음이 전달되지 않으므로 자신이 평소 듣는 자신의 목소리보다 높은 음으로 들려서 다른 사람의 목소리처럼 들리게 되는 것이다.
Q. 콘텍트렌즈의 원리
시력을 교정하는 방법에는 안경과 콘택트렌즈가 있는데 원리는 같다. 콘택트 렌즈는 안경에 필요한 렌즈 도수를 조그마한 렌즈에 넣어 눈에 부착시키는 것이다.
다만 콘택트렌즈는 눈의 각막에 붙이는 것이기 때문에 안경보다 사물이 훨씬 덜 왜곡되어 보인다. 즉 모양의 비틀림이나 크기가 작아 보이는 현상이 적다.
최초의 콘택트 렌즈는 1887년 아돌프 픽이 부정난시를 교정하기 위하여 고안한 것으로 유리로 만들어졌다.
그러나 초기의 렌즈는 불편하고 오래 착용할 수 없었다. 각막(홍채와 동공을 덮는 눈의 투명한 표면)의 굴곡을 측정하는 광학기구가 개발되기 전까지 콘택트 렌즈는 눈 모양을 본뜨거나 틀로 렌즈 모양을 만들었다.
현대적인 콘택트 렌즈는 1948년 케빈 투오히가 고안했는데, 플라스틱으로 제작했고, 눈물의 완충작용에 기초를 둔 것이다.
이는 홍채와 동공 위의 각막을 거의 덮었다.
콘택트 렌즈는 각막의 불규칙한 굴곡으로 인해 생기는 시력의 결함을 없애는 효과적인 방법으로 몇 종류의 난시와 무수정체(눈에 수정체가 없는 것)에 주로 사용하는 치료법이다.
하드 플라스틱 콘택트 렌즈는 각막에 상처가 날 위험성이 있어 착용할 수 있는 시간이 제한되어 있고, 처음 착용할 때는 어느 정도의 적응기간을 필요로 한다.
앞·뒤 표면이 둥글게 휘어 있는 하드 콘택트 렌즈는 콘택트 렌즈의 뒤쪽 표면에 있는 곡선을 형성하는 부분이 눈 표면의 눈물막 모양을 변화시키고 렌즈 자체의 양쪽 표면간 굴곡차를 이용해 굴절성을 변화시킨다.
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
