질문 과학질문. 왜 물 속에선 전파를 송수신할 수 없는 건가요?

[cjs5x5]

사실 밑도 끝도 없는 질문이라 답변을 해주셔도 제가 이해할 수 있을지 자신은 없습니다. 하지만 불현듯 떠오른 근본적인 궁금증이 생각나서 질문드리고 싶습니다.

저는 전파에 대해서 이런 식으로 이해하고 있습니다. 전파는 전자기파로써 매질을 통해 확산되고, 확산된 전파는 공명을 일으키는 안테나에 수신되며, 수신기기의 전자회로를 통해 증폭 및 복호화 등의 과정을 거쳐 우리가 식별할 수 있는 형태의 것들(소리, 신호, 영상 등)로 전환된다고 말입니다.

그런데 특이하게도 전파는 공기중에서 비교적 수월하게 송수신이 가능하나, 물 속에서는 초장파(VLF) 혹은 극초장파(ELF)는 되어야 제한적인 수심까지만 수신이 가능합니다.

공기와 물이라는 매질 사이에는 대체 어떤 물리적 특성이 다르기에 이러한 차이가 있는건가요?

[Bee’s Mark]

전자기파는 매질을 통해 확산되는게 아니라 진공에서 전파되는 것이 최적이고, 오히려 매질에 의해서 방해를 받습니다.
그래서 물 속은 물론이고 공기 중에서도 전자기파의 전파는 사실상 방해받습니다.(오존층의 자외선 흡수생각하시면 쉬우실 듯..)

전자기파는 물 속에서 빠르게 흡수되는데, 물 분자가 극성분자라서 전자기파가 분자들을 서로 충돌시켜 열에너지로 전환시켜버려 그렇다네요…(화학은 몰루?) 그리고 주파수가 높을수록 분자들을 더 극심하게 충돌시켜서 더 빨리 열에너지로 바꿔버릴테니까, 그나마 쓰려면 주파수가 낮은 초장파를 쓰는 것이겠죠. 그래서 보통 수중은 음파로 하죠. 소나도 그렇고..

[cjs5x5]

그러고보니 우주공간을 통해서도 전파를 송수신하니까 매질이 아니라 공간을 통해 확산한다고 표현하는게 맞겠군요. 그리고 공간에 뭔가 물질이 있다면 뭔가 상호작용이 일어나 굴절이 일어나든 흡수가 일어나든 하겠군요...

저도 글을 올린뒤에 조금 찾아보니 말씀하신대로 물은 전파를 열에너지로 전환시킨다고 들었는데 맞나보군요. 전자레인지의 원리처럼요. 답변 감사합니다!

그런데 혹시 전파와 음파는 둘 다 파장인데 어떤 차이가 있는지도 여쭤봐도 될까요? 전파는 전자기파의 일정 주파수 영역을 일컫는 말 같은데 음파는 정체를 뭐라고 불러야 할지 모르겠어서요.

[Bee’s Mark]

전자기파는 전기장과 자기장이 서로 맞물려 일으키는 진동입니다. 장의 진동이라 공간에서 이루어지는 것이고…
음파는 소리, 즉 매질의 진동입니다.

[cjs5x5]

둘 다 특정한 진동 방정식들을 따르다보니 소나와 레이더가 비슷한 구석이 많으나, 장의 진동이냐 매질의 진동이냐라는 측면에서 그 특성이 달라지겠군요.

잘 모르는 사람인데도 이해하기 쉬운 문장으로 답변해주셔서 감사합니다.

[Bee’s Mark]

부족한 설명인데 도움이 되셔서 다행이네요. :]

[▦무장공비]

빛이든 전자기파든 결국 파동이고 에너지거든요.

그리고 이 파동은 장거리를 운동하면 점점 에너지를 잃다가 우리가 관측이 불가능한 수준까지 에너지를 잃습니다.

근데 물은 공기랑 비교가 안되게 밀도가 높은 매질이란 말이죠.

걍 물에다 총을 쏘면 총알이 거의 나아가지 못하고 추진력을 잃어 버리는 현상과 똑같은 현상이라고 보시면 됩니다.

[cjs5x5]

밀도라는 측면에서 생각해보니 전파문제뿐만 아니라 물 속에서 음속이 공기에 비해 5배 빨라지는 이유까지 설명이 되네요. 답변 감사합니다!

* 찾아보니 음속이 더 빨라지는 이유는 밀도가 높아서가 아니라 탄성이 공기보다 높아서였네요.

[Red eye]

그래서 물속에서는 레이더가 아니라 소리를 듣는 소나가 사용되는군요.. 물속에서는 눈먼자들의 도시처럼..

[jyni]

특정파장의 전파는 물분자에 흡수되어 에너지로 바뀌기까지 하는데, 우리는 그 원리를 이용해서 전자레인지를 만들어 이용하기까지 하고있죠.

[프리드리히대공]

분자량을 보면 물(약 18몰)보다 공기(약 31몰)가 훨씬 더 무거워보이지만

물은 수소결합이 비교적 강하게 결합되어 있고 상온에서 액체 상태를 유지할 수 있어 공기보다 밀도가 높으니 그럴 것 같습니다

[커넬 샌더스]

간단하게 설명하면 그냥 밀도 차이부터 복잡하게 설명하면 레일리 산란과 극성 등 설명 할 부분이 너무 많습니다...... 별거 아닌 것처럼 보이지만 생각보다 어려운 내용이에요.

[cjs5x5]

제가 생각하기에도 질문이 너무 포괄적이라서 설명하시기 난감하실거 같아요. 마치 사회학 전공했다고 '왜 우리사회가 이따구냐?'라고 물어보는듯한 느낌이...