우주에 대해 알구싶은 분 보세요 *^^*

[퇴끼]

▶ 별은 왜 빛날까?

별은 제 스스로 빛을 내고 있는 별과 그렇지 않은 별이 있는데 목성이나 토성과 같은 행성은 제 스스로 빛을 내지 않고 태양빛을 반사해서 빛나는 별이다. 밤하늘에 보이는 별은 대부분이 제 스스로 빛을 내는 항성인데 항성은 늘 변하지 않는다는 의미이다. 태양도 제 스스로 빛을 내고 있으므로 항성의 하나이다.
태양을 포함해서 항성이 어떤 구조로 빛나는가에 대해서는 오랫동안 수수께끼여쓴데 1854년 독일의 물리학자인 헬름홀츠는 태양이 아주 조금씩 수축하고 있으며 그 떨어져가는 에너지가 태양이 빛나는 에너지원이라는 설을 내놓았다. 이런 여러 가지 학설이 나왔다 사라지는 가운데 1920년 영국의 에딩턴은 별 내부의 에너지 흐름이나 온도의 균형으로 태양과 같은 별의 중심부 온도는 약 1500만도이며 밀도는 물의 수십재에 이른다는 초고온,초고밀도의 상태임을 밝혀냈다. 이것은 수소원자들이 서로 충돌,결합해서 헬륨원자로 바뀌는 핵융합반응이 일어나도 이상할 것 없는 온도와 밀도이다.
1938년 독일의 바이제커와 미국의 베테는 그와 같은 반응이 꼭 필요한 만큼 일어나고 있음을 구체적으로 제시해보였고 이 반응은 굉장한 에너지를 내므로 태양정도의 별이라면 백억년은 계속해서 빛날 수 있다고 계산했다. 결국 별이 계속해서 빛날 수 있는 에너지는 이와같은 핵융합반응이다.

▶ 별에 따라서 색깔이 다른 이유는?

밤하늘의 별에는 붉은별,노란별,희고푸른 별 등 여러 가지 색을 가진 별들이 있다는 것을 알 수있다. 그런데 무엇이 별의 색을 결정하는 것일까?
철을 가열할 때 처음에는 둔중한 느낌의 검붉은 빛을 내다가 점차 노랗게 되며, 마침내는 흰빛을 발하게 된다. 이러한 점을 통해서 색은 온도와 관계있다는 사실을 알 수 있다. 온도가 낮을 때는 파장이 긴 붉은빛이 가장 강하고 온도가 높아질수록 파장이 짧은 푸른빛이 보다 강해지게 된다.
별의 경우도 마찬가지로 빨간색에서 노랑, 청백색이 될 수록 그 별의 표면온도가 높다는 것을 말해준다. 붉은별인 안타레스의 표면온도는 약 3500도이며, 흰별인 베가는 약 9500도이다. 그리고 태양은 표면온도가 약 6000도인 노란 별이다.
별의 온도자체가 정해지는 것은 별이 생성된지 얼마나 되는지에 관련있다. 대부분 질량이 큰 젊은 별은 희고 푸르게 보이고 온도가 높다. 별은 나이가 들면 들수록 크기가 커지면서 온도가 낮아지며 적색거성이 된다.

▶ 우주는 어째서 어두울까?

독일의 올버스는 1823년에 만일 별들이 모두 태양과 마찬가지로 우주에 분포해있고 우주가 무한의 저편까지 이어져 있다면 밤하늘은 결코 어두울리 없다는 것을 증명해보였다. 지구로부터 어느 거리까지의 구를 생각하면 그 안에 속한 별 전체체를 모은 지구상의 밝기는 어떤 일정한 밝기가 된다. 거리의 2배가 되면 하나의 별의 밝기는 4분의 1이 되는 것 처럼 밝기와 별의 수를 곱한 전체의 밝기는 거리가 늘어나는 것과 함께 커져간다. 그래서 밤하늘의 밝기는 무한의 밝기가 되어야 하고 별 때문에 실제로 별마다 뒤쪽으로 가려지는 빛을 생각해도 이때의 밤하늘 밝기는 태양의 2만 6천배가 되어야 한다는 올버스의 역설을 발표하였다. 그러나 실제 밤하늘은 어둡다. 이것은 1929년 발견된 우주팽창으로 설명되었다. 일정한 우주일지라도 그것은 팽창하고 있으며 아주 멀리 있는 별은 우리에게 보이지 않게 된다. 그래서 우리 주위에는 한정된 수의 별밖에 없으며 밤하늘, 즉 우주는 어두운 것이다.

▶ 우주의 팽창은 무엇인가?

1929년 미국의 천문학자인 허블은 우주가 팽창하고 있다는 사실을 발견했다. 그 당시는 아직 안드로메다 은하와 같은 은하계밖의 소용돌이 은하가 정말 은하계밖에 있는지 아닌지도 확실치 않은 시대였다. 하지만 변광성을 이용하여 은하의 거리를 잴수있게 되면서 허블은 은하를 연구하고 그 은하들이 우리들로부터 점점 멀어지는 운동을 하고 있다는 것을 발견했다. 우주는 이렇게 계속해서 팽창하고 있기 때문에 우주의 크기는 정의할 수 없다.

▶ 빅뱅이란?

우리는 우주가 계속해서 팽창한다는 사실로부터 아주 먼 옛날에는 우주가 작았고 고온도의 불덩어리와 같은 것이었다고 생각할수 있다. 그리고 이 불덩이가 폭발적으로 팽창을 시작하면서 우리의 우주가 생겨났다고 할수있는데 이것을 빅뱅이라 한다. 빅뱅은 대폭발을 뜻하는 용어이다.
1965년에는 미국의 펜지어스와 윌슨이 우주의 어느방향을 보더라도 그곳으로부터 절대온도3도인 열복사가 오고있다는 사실을 발견하여 우주가 최초엔 초 고온이었다가 지금처럼 팽창하면서 절대온도 3도의 낮은 온도가 되었다는 것을 주장하고 노벨상을 수상했다.
빅뱅이 있기전에는 무엇이 있었을까 하는 물음에는 그저 아무것도 없었다라고 밖에 대답할 수 없다. 즉 우주가 탄생하기 전에는 공간도 없었고 시간도 없었다.

▶ 블랙홀이란?

블랙홀은 말그대로 직역하면 검은 구멍이란 뜻이다. 이것은 그 중력이 너무 커서 그곳으로는 빛조차도 빠져나올 수 없는 천체이다. 천체 위에서 공을 공중으로 던져올렸을 때 만일 그 속도가 그 천체의 중력을 뿌리칠수 있을 정도의 속력이라면 볼은 떨어지지 않고 그대로 날아가버린다.
그런데 만일 빛의 속도보다 큰 속도로 날아가도 뿌리칠수 없는 큰 중력을 가진 천체가 있다면 그 어떤 것도 그 천체를 벗어날 수 없이 빨려들고 만다. 이러한 천체가 블랙홀이다. 이러한 블랙홀은 별의 일생 중 최후에 일어나는 대 폭발, 곧 초신성의 폭발에서 생기는데 별 전체를 태양의 수억배로 빛나는 초신성 폭발은 태양보다 몇배나 무거운 별에서 일어나는데 그중에서도 보다 무거운 별인 경우에는 별의 심 부분이 폭발의 반동으로 압축되어 대단히 작고 아주 밀도가 높은 잔해가 남는다. 이 남은 심의 질량이 클때에는 중력이 너무 강해서 더더욱 작게 수축되다가 마침내 블랙홀이 남는 것이다. 이러한 블랙홀은 빛이 나오지 못하기 때문에 우리가 눈으로 볼수는 없다. 그러나 블랙홀 근처에서는 X선이나 전파가 관측되므로 발견할 수 있다.

▶ 화이트홀이란?

블랙홀과 반대되는 개념으로 블랙홀을 시간반전해서 블랙홀로 빨려들어간 천체들이 다시 빠져나오는 것이 화이트 홀이다. 사실 화이트 홀이 존재하는지는 알수없지만 만약 화이트 홀이 존재한다면 그곳으로부터 빛의 속도로 가스와 천체등의 물질이 튀어나오는 것이 보일 것이다.

▶ 우주의 중심은 어디일까?

지구에서 보면 어느쪽 방향을 보아도 동일하게 우주가 펼쳐져있다. 어느 정해진 방향으로우주가 확장되고 있지는 않다. 우리들로부터의 거리에 비례하는 속도로 우주가 팽창하고 있기 때문에 어느곳에 중심이 있다고 말할 수는 없다.

▶ 우주의 미래는?

빅뱅으로 탄생하여 지금도 팽창을 계속하고 있는 우주는 시간이 지나면 어떻게 될 것인가? 우주의 팽창이 지금처럼 무한히 계속 될 수도 있고 어쩌면 팽창이 중지되고 다시 수축하게 될지도 모른다. 우주가 팽창한다는 것은 서로간의 거리가 멀어져간다는 것이다. 그러나 우주에있는 물질 사이에는 중력, 즉 만류인력에 의해 서로 끌어당기는 힘이 작용하고 있다. 만일 우주안에 팽창을 만류하는 이 중력이 많으면 결국 언젠가는 팽창이 정지되며 수축을 시작할 지도 모른다. 우리의 우주가 팽창하느냐 아니면 다시 수축하느냐 하는 문제는 우주의 물질의 양을 측정하면 알수있는데 아직 확실히 알려지지는 않았다. 결국 우리의 우주가 나중에 어떻게 될 것인가는 아무도 알 수 없는 일이다.

▶ 우주여행에선 다이어트가 필수

미국의 케네디 우주센터는 세계적인 관광지로 잘 알려진 미국 플로리다주 올랜도 근처에 위치하고 있다. 약 5백70km2(1억7천만평)의 면적을 차지하며, 그동안 수많은 유인우주비행을 수행해왔다. 말이 5백70km2이지 생각해보면 한변이 20km에 다른 한변은 28km가 넘는 사각형 지역인 셈인데, 서울시 전체를 거의 다 차지하는 면적이다.
지금까지 우주왕복선만 해도 1백회 이상 발사와 착륙이 있었다. 케네디 우주센터에는 처음에 활주로가 없어 우주왕복선이 지구로 귀환할 때 주로 캘리포니아의 에드워드 공군기지에 착륙하곤 했다. 과거에 종종 수송기 위에 우주왕복선을 싣고 캘리포니아주에서 플로리다주로 날아가는 모습도 이 때문이다. 그러나 최근에는 케네디 우주센터에도 활주로가 생겨서 발사와 착륙이 한곳에서 이뤄지고 있다.
케네디 우주센터의 넓은 지역 중 단지 24km2(7백36만평)만이 실제 우주발사시설이 차지하는 면적이다. 나머지는 안전지대로 확보된 지역인데, 국가차원에서 야생동물보호지역으로 선정돼 자연을 그대로 만끽할 수 있는 곳이기도 하다. 이곳을 방문하면 악어, 대머리독수리, 거북, 해우(바다소) 등 많은 야생동물을 볼 수 있다. 마치 개발이 억제돼 자연이 그대로 보존돼 있는 우리의 비무장지대와 비슷하다고나 할까.
이런 이유로 케네디 우주센터는 주변의 월드 디즈니, 유니버설 스튜디오와 함께 세계적인 관광명소로 꼽힌다.
우리나라의 고흥 우주센터도 전체 1백50만평 규모의 전체면적 중 시설 설치에 들어가는 면적은 고작 5-6만평 정도다. 나머지는 안전지역으로 확보된 것이어서 자연환경 보호에도 긍정적인 역할을 하게 될 전망이다.
케네디 우주센터는 운영의 특성상 나사와 미공군 제45우주비행단과 함께 유지되고 있다. SF소설에나 나옴직한 우주사령부가 미공군에는 이미 편성돼 있다. 우리나라도 머지않아 대한민국 공군 내에 우주사령부와 우주사령관이 탄생할지도 모를 일이다.
현재 케네디 우주센터에서 발사되는 우주왕복선에 한사람이 탑승하는 비용은 대개 몸무게 1kg당 미화 2만달러(약 2천5백만원)이며, 앞으로 20년 내에 1kg당 2백달러(약 25만원)로 낮출 계획이라고 한다. 몸무게가 60kg인 사람이라면, 현재는 15억원이 필요하나 20년 후엔 1천5백만원이면 된다는 얘기다.
이쯤 되면 향후 우주여행 탑승료를 아끼기 위해서 지금부터 저축과 다이어트를 시작하는 것도 좋을 듯 싶다. 뚱뚱한 사람이나 날씬한 사람이나 한좌석만 차지하면 동일한 요금을 받는, 비행기에서와 같은 현행 요금체계는 탑재중량을 면밀히 따지는 우주여행에서는 통하지 않을 것이다.

▶ 보름달이 늑대인간을 만드는 까닭

서양의 늑대인간 전설에 어느 정도 과학적 근거가 있다면…. 겉모습이 늑대로 변하지만 않는다 뿐이지, 보름달이 되면 ‘늑대’같이 행동하는 사람들이 실제로 늘어난다고 한다. 미국의 정신의학자 아널드 리버 박사는 일찍이 1970년대에 이에 관해서 연구한 바 있다.
1974년 1월8일(음력으로 12월15일), 지구상에는 대규모 만조(滿潮)현상이 일어났다. 이날 지구와 태양, 달이 거의 일직선상에 놓이는 회합(會合)이 발생했다. 특히 달과 지구의 거리가 평소보다 아주 가까워졌다. 리버 박사는 이 시기에 미국 플로리다주 마이애미를 대상으로 범죄의 증가율에 주목했는데, 그 결과 1월의 첫 3주간에 발생한 살인사건만 해도 전년도인 1973년 1월 전체 살인사건 발생 수의 2배가 넘었다. 게다가 그 기간 동안에는 동기가 뚜렷하지 않은 이상한 범죄도 많았다고 한다. 리버 박사는 1970년 9월 만조 때에도 비슷한 현상이 일어난 것을 알고 있었기 때문에, 1974년 1월8일의 대규모 만조 때엔 마이애미 경찰서에 경고 조처를 취하기까지 했다.
리버 박사의 이론은, 인간의 공격성향이 달의 공전주기와 밀접한 상관관계가 있다는 것이다. 특히 알코올이나 마약중독자, 상습범죄자 등 자기 제어가 부족하고 정신적으로 불안정한 사람일수록 그런 경향이 두드러진다고 한다.
그는 자신의 이론과 관련하여 다음과 같은 논리를 편다. “인체의 80%는 수분인데 이는 지구 표면의 해양면적 비율과 비슷하다. 달의 인력이 바닷물에 조석과 간만의 차를 일으키듯, 인체에도 일정한 영향을 끼치는 것이다. 인간도 달에 의해 생리적인 조석·간만의 현상을 겪는다.”
보름달의 영향은 비단 범죄에만 나타나는 것은 아니다. 소방서에는 보름 때가 되면 전화가 더 많이 걸려오고, 정신병원에서는 환자들의 행동이 더 이상해진다는 말이 있다. 게다가 여성들 중에는 생리 때만 되면 본인도 억누를 수 없는 절도 충동에 시달리는 사람도 있다.
따지고보면 여성들의 생리도 ‘월경’(月經), 즉 ‘달거리’라고 부르지 않던가? 건강한 여성이면 평균 29∼30일의 주기로 생리가 나타나는데, 이는 정확히 음력월의 날짜 수, 즉 달이 차고 이지러지는 주기와 일치한다. 이 둘 사이에 어떤 연관이 있는지 아직도 현대과학은 밝혀내지 못했다.
그러나 <생명조류>를 쓴 영국의 인류학자 라이얼 왓슨이 남긴 다음 말에 어떤 통찰이 담겨 있지는 않을까? 그는 지구상의 생명체에 대해 다음과 같이 언급한 바 있다. “생명체의 몸 속에는 나트륨, 칼륨, 염화물, 코발트, 마그네슘, 아연 등 태초에 생명이 움트던 바닷속과 같은 성분들이 걸쭉한 액체 상태로 들어 있다. 우리는 몸 속에, 수십억년 전의 바닷속과 똑같은 생명의 요람을 살아 있는 화석으로서 가지고 있는 것이다. 조석·간만 현상을 보이던 바닷물을 양동이로 퍼올려 살펴본다고 해서 그 현상을 이해할 수는 없을 것이다. 하지만 생명체 역시 하나의 운동이자 물질의 조화이다. 우주의 법칙에 따라 리듬을 타는, 신비하고 멋지면서도 불합리한 그 무엇인 것이다.”