구술 9월 3주 / 과학상식 모음

[김동석]

과학상식 모음

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지진은 어떻게 전달되나?

잔잔한 연못에 개구리 한 마리가 뛰어들면 그 곳을 중심으로 하여 물결이 사방으로 퍼져 나갑니다. 이와 같은 원리로 지진에 의하여 지하에서 발생한 땅의 흔들림도 파동으로 퍼져 나가게 됩니다. 그러나 지진파가 수면 위의 파동과 다른 점은 전달 속도가 다른 또 다른 파가 있다는 것입니다. 지진파는 퍼져 나가는 방식과 빠르기에 따라 두 종류로 나뉩니다. 하나는 먼저 도달하는 P파로, 물질의 입자 운동 방향이 지진파의 진행 방향과 평행하게 진동하면서 에너지를 전달하므로 종파라고도 합니다. 다른 하나는 S파로, 물질의 입자 운동 방향이 지진파의 진행 방향과 수직을 이루며 진행하므로 횡파라고도 합니다. 지진파는 지구의 내부를 통과할 때 물질의 밀도나 성질에 따라 속도가 변합니다. P파의 경우 지표 아래 2900Km와 5100Km인 곳에 각각 속도의 불연속면이 있어서 그 상하에서는 지진파의 속도가 현저하게 달라집니다. S파는 2900Km 지점까지는 전파되지만 그 이후는 끊어져 버립니다. 왜냐 하면 S파는 고체에서만 전파되고, 액체나 기체에서는 전파되지 않기 때문입니다. 지구의 내부에는 지진파가 도달되지 않는 지역도 있는데, 이 지역을 암영대라고 합니다. 지진파의 속도를 비교해 보면 P파가 도달한 후 S파가 도달할 때까지의 시간, 즉 PS시는 진원까지의 거리에 비례하여 길어지는 것을 알 수 있습니다. 이것을 이용하여 진앙까지의 거리를 구할 수 있는데, 관측 지점과 진원 사이의 거리를 D라고 하고, PS시를 T라고 하면 대략 D(km) = 8 ´ T(초) 라는 공식으로 진원의 위치를 알 수 있습니다. 지진의 전조 현상 지진을 미리 예보할 수는 없을까요? 이것을 해결하기 위해 동물들의 이상 행동과 천체의 배열에 대한 관측에서부터 전형적인 지진 기상에 대한 설명에 이르기까지 여러 가지 예보 방법이 수백 년 동안 계속 연구되어 왔습니다. 1960년대 이후 예보에 관한 연구는 특히 일본, 구소련, 중국, 미국 등지에서 비약적으로 발전하고 있습니다. 최근 몇 년 동안 대부분의 지진 예보에 대한 연구는 육지 지각의 변동 상황에 대한 정확한 측성에 초점을 두어 왔습니다. 1964년에 발생한 일본 니가타 시의 지진 때에는 지진에 앞서 해안을 따라 지반의 융기가 관측되었고, 니가타 시가지에서는 지반 침하가 크게 나타났습니다. 큰 지진에 앞서 지반이 이상하게 움직이는 것은 큰 지진이 발생하기 전에 인체에는 느껴지지 않지만 수많은 작은 지진이 발생하여, 지반의 암석의 부피가 증가하고 갈라지기 때문입니다. 그러나 지진이 반드시 이러한 과정으로 일어난다고 할 수는 없습니다. 중국의 하이청 지진이 발생하기 며칠 전, 진원지 부근에서는 작은 지진이 일어나기 시작했습니다. 그 횟수는 한 시간에 60회에 달하였으며, 마침내 그것이 잠잠해질 때에 큰 지진이 발생하였습니다. 이와 같이 큰 지진에 앞서 일어나는 예고의 지진을 전진이라고 합니다. 큰 지진이 일어나기 전에는 지진파의 P파와 S파의 속도비에 변화가 있습니다. P파의 속도는 항상 S파의 속도보다 커서 약 1.75배가 됩니다. 그러나 지진이 발생하려는 지역을 통과할 때에는 P파의 속도가 감소하여 S파 속도의 1.5배 정도가 됩니다. 이러한 현상이 얼마간 지속되다가 다시 정상으로 회복되고, 그 직후에 지진이 발생합니다. 특히 깊은 우물에서 단층 지역의 대기 속으로는 불황성 기체인 라돈이 방출되기도 합니다. 그러나 다양한 지질학적 상황에서 라돈의 농도를 가지고 지진의 전조라고 판단하는 것은 매우 어려운 일입니다. 이 밖에도 지진 발생률의 변화, 동물들의 이상한 행동 등이 지진을 예고하는 현상으로 여겨지는데, 이것은 정확한 전조 현상이라고 할 수 없으며, 또 지역마다 차이가 있습니다. 그러나 이러한 전조 현상들에 유의한다면 지진의 발생으로 인한 피해는 줄일 수 있을 것입니다.

화석으로 알 수 있는 것

한밤중에 도둑이 들어와 물건을 훔쳐 갔다면 수사관들은 그 도둑을 어떤 방법으로 찾아낼까요? 먼저, 도둑의 손길이 닿은 곳에 남겨진 지문이나 떨어뜨린 물건 등의 흔적을 조사합니다. 마찬가지로 화석은 지층과 함께 지구의 역사를 알아볼 수 있는 중요한 흔적으로, 지층의 생성 시대나 퇴적 환경 등을 알려 줍니다. 화석으로 지층이 생긴 지질 시대를 알 수 있는 원리는 '동물군 천이의 법칙'입니다. 이 법칙은 19세기 프랑스의 고생물학자 도비니가 브라질의 파라냐 분지에서 화석 군집을 연구하다가 발견한 원리로, 지질 시대가 바뀜에 따라 그 시대의 특징적인 동물군이 바뀐다는 내용입니다. 예를 들면 삼엽충은 고생대, 공룡은 중생대 등으로 바뀐다는 뜻입니다. 이와 같이 지질 시대를 알게 해주는 화석을 표준 화석이라고 합니다. 표준 화석의 조건은 생존 기간이 짧고, 널리 분포하며, 개체수가 많아야 한다는 것입니다. 생존 기간이 길면 정확한 시대를 알 수 없고, 널리 분포하지 않으면 멀리 떨어진 지층을 대비하는 데 어려움이 있으며, 개체수가 적으면 화석으로 보존될 확률이 적어 사람의 눈에 쉽게 띌 수 없기 때문입니다. 화석으로 생물이 서식하던 지질 시대뿐 아니라 그 생물이 생활하던 환경을 알 수 있다는 원리를 '동일 과정의 법칙'이라고 합니다. 이것은 계통이 같은 생물의 서식 환경은 지질 시대나 지금이나 변하지 않았다는 것입니다. 예를 들면 요즘의 산호가 수심이 얕고 수온 22 ~ 25°C 정도의 맑은 바다에서 많이 서식하는 것을 보고 지질 시대의 산호도 비슷한 환경에서 서식했다고 추측하는 것입니다. 얕은 해저에 서식하는 조개나 늪 지대에 사는 고사리도 서식 환경을 지시합니다. 이러한 화석을 시상 화석이라고 하며, 좋은 시상 화석은 비교적 제한된 환경에서 생활하는 생물의 화석들입니다. 왜냐 하면 너무 광범위한 환경에서 서식하는 생물의 화석으로는 정확한 환경을 가늠할 수 없기 때문입니다. 이 밖에 화석의 연구를 통해 생물의 진화 과정이나 번성과 멸망 등에 대해서도 알 수 있습니다.

움직이는 지구

목욕탕의 욕조 속에서 들어갈 때에 물을 잘 휘저어 섞지 않으면 위쪽의 물은 뜨거운데 아래쪽 물은 찰 때가 있습니다. 이것은 뜨거운 물보다도 찬물 쪽이 밀도가 커서 마치 무거운 돌멩이가 물 속에 가라앉듯이 아래로 몰리기 때문입니다. 마찬가지로 된장국이 끓을 때 잘 관찰해 보면, 된장국의 중심 부분에서는 거품이 보글보글 솟아오르고 가장자리에서는 아래로 내려가는 것을 볼 수 있습니다. 이와 같은 현상을 대류라고 하는데, 대류는 기체나 액체 속에서 아랫부분이 윗부분보다 온도가 높아서 불안정할 때 잘 일어납니다. 그렇다면 지구 속에서도 이와 같은 대류 현상이 일어날 수 있을까요? 지구 껍질 밑에 있는 맨틀은 삶은 달걀의 흰자위에 해당하는 부분입니다. 맨틀은 암석으로 되어 있지만, 위아래의 높은 온도와 압력 차이로 인해 액체와 같이 흐르는 유동성이 있어 대류 현상이 일어난다고 합니다. 물론 된장국처럼 활발하게 일어나지는 않지만 손톱이 자라듯이 서서히 이동하는데, 이것을 맨틀의 대류라고 합니다. 된장국이 대류할 때 가운데 솟아오르는 부분은 해저에서 마그마가 솟아오르는 것과 같습니다. 마그마가 계속해서 솟아오르면 먼저 나온 마그마는 판이 되어 퍼져 나가게 되는데, 이것은 마치 공장에서 만든 물건을 컨베이어 벨트에 실어서 내보내는 것과 비슷합니다. 즉, 생산된 물건이 차례차례 컨베이어 벨트 위에 얹히면 먼저 만든 물건은 옆으로 이동하고 방금 만든 물건은 바로 앞에 있게 됩니다. 이 때, 컨베이어 벨트가 대류하는 맨틀이라면 벨트 위에 실려서 이동하는 물건은 판에 해당합니다. 이와 같이 판 구조론에 의하면 맨틀이 솟아오르거나 가라앉는 곳에서는 지각 변동이 활발하게 일어나므로 조산 운동과 지진, 화산 활동 등이 집중적으로 일어난다는 것을 잘 설명해 줍니다. 나아가 이 학설은 대륙을 이동시키는 힘의 근원이 맨틀의 대류라는 사실을 밝혀 냄으로써 잊혀졌던 베게너의 대륙 이동설은 다시 빛을 보게 되었습니다.

다이아몬드를 태울 수 있는가? 　

다이아몬드를 태우면 어떻게 될까? 보석의 여왕이라고 불리는 다이아몬드는 탄소로 되어 있다. 다이아몬드를 태우면 과연 어떻게 될까? 탄소로 이루어진 물질 중에는 다이아몬드 이외에 숯과 흑연이 있다. 숯과 흑연을 태우면 이산화탄소가 되어 어딘가로 사라져 버리는데 다이아몬드 역시 마찬가지이다. 태우면 이산화탄소가 되는 것은 탄소로 이루어진 물질들의 공통된 운명이다. 그렇다면 탄소로 된 물질을 태우면 이산화탄소가 되어 날아가 버리는 이유는 무엇일까? 먼저 물질을 태운다는 것이 어떤 것인 지부터 확인해 보자. 물질을 태울 때 산소가 필요한 것은 상식이다. 다시 말하면, 물질을 태운다고 하는 것은 산소의 급격한 결합 반응을 의미한다. 이때 빛과 열이 발생한다. 하지만 산소와 결합한다고 해서 전부 연소되는 것은 아니다. 철이 산소와 결합되어 녹슬 때에는 빛이 나지 않고 열도 아주 약간만 발생한다. 이 경우에는 연소라고 하지 않는다. 즉, 연소란 어떤 온도 이상이 되었을 때 비로소 산소와 결합하는 반응을 말한다. 다음으로 탄소 원자의 구조에 대해 알아 보자. 탄소 원자는 전자 수가 6개인데 그 중에 가전자는 4개이기 때문에 가전자가 8개가 되기 위해서는 전자가 4개 모자라거나 아니면 남는다. 한편 연소에 필요한 산소는 전자 2개가 모자란다. 탄소 원자는 전자 4개를 어떻게 하든 얻어야 하고, 산소 원자는 전자 2개가 모자란다. 이런 조건으로는 전자 수를 맞출 수 없다. 만일 산소 원자가 2개가 있으면 산소가 모자라는 전자 수는 4개가 되고 마침 탄소 원자가 필요로 하는 전자 수도 4개이므로 딱 들어 맞는다. 수가 맞는다고 해도 멀리 떨어져서는 새로운 분자를 만들 수는 없다. 어떤 온도 이상에서 산소 원자 2개와 탄소 원자 1개가 충분한 에너지를 가지고 충돌하면 각각의 전자를 공유하여 결합된다. 즉, 다이아몬드를 태우면 산소와 반응하여 이산화탄소가 되는 것이다. 다이아몬드는 모든 고체 중에서 가장 딱딱하다. 그러한 다이아몬드를 태우면 깨끗하게 이산화탄소가 되어 어디론가 사라져 버린다니 좀 의외이면서도 재미있다.

화석은 생물체의 비밀을 풀어 주는 열쇠

생물이 죽으면 모두 이름 없는 먼지로 되는 것은 아니다. 지구를 덮고 있는 낡은 암석 속엔 갖가지 크고 작은 생물의 흔적이 있고, 뼈가 보존되어 있다. 먼 옛날 생물의 유해나 생물이 살았던 흔적이 지층 속에 남아 있는 것을 '화석'이라고 한다. 본래 화석이란 말은 라틴어 fossilis에서 나온 말인데, 그 뜻은 '땅에서 파낸 기묘한 물건'이란 의미이다. 그래서 예전에는 그것이 진짜 화석이건, 광물이건, 또는 골동품까지도 화석이라고 하였다. 그러던 것이 점차 생물의 유해나 유적에 대해서만 화석이라고 부르게 되었다. 화석이란 말은 돌로 변했다는 뜻인데, 실은 화석이라고 해서 모두 돌로 된 것은 아니다. 지구가 꽁꽁 얼어 붙었던 빙하기에 살던 매머드(일명 맘모스)는 현재 멸종되고 없는 동물이다. 그러나 신생대 제 4기에는 번성했던 동물이었다. 그런데 시베리아와 같이 추운 곳의 얼음 속에서 발견된 매머드는 그 몸집이 완전한 상태였다. 그 살덩이는 개들이 뜯어 먹을 수 있을 정도로 생생하게 보존되어 있었다. 이 매머드는 먼 옛날의 생명체로서 얼음 속에 묻혀서 생생하게 보존된 것이다. 한편 화석이 생기는 까닭은 무엇일까? 먼 옛날에도 지구상에는 많은 식물이 살고 있었다. 땅 위에도, 하늘에도, 물 속에도 살았었다. 이 생물이 죽으면 땅에 묻히기도 하고, 물에 떠내려가기도 하였다. 또 어떤 생물의 시체는 부패되어 분해되거나, 다른 동물에게 먹히기도 하였다. 그러나 이 생물들 중에는 죽은 후 분해되지 않고 흙에 묻히어 굳어지는 생물도 있다. 지층 속에 묻혀 버린 시체는 자신의 모습을 고스란히 지층에 남기게 된다. 이처럼 지층에 고스란히 남아있는 것이 화석으로 발견된다. 화석은 크게 '표준 화석'과 '시상 화석'으로 구분된다. 표준 화석은 화석을 이루고 있는 지층이 만들어진 연대를 알려 주는 화석이다. 그래서 표준 화석은 지구의 역사를 잴 수 있는 시계라고도 불린다. 예를 들면 삼엽충이 발견되는 화석은 고생대에 생겨났다는 것을 알려 주고, 암모나이트가 발견되는 화석은 중생대에 생겨났다는 것을 알려 준다. 시상 화석은 지층이 생길 무렵의 환경을 알려 주는 화석이다. 만약 산호 화석이 발견되면 퇴적 당시의 그곳은 따뜻하고 얕은 바다였다는 것을 알 수 있다. 산호는 따뜻하고 얕은 바다에 살기 때문이다. 또 전나무 화석이 발견되는 곳은 퇴적 당시 추운 곳이었으며, 야자 화석이 발견되는 곳은 퇴적 당시 따뜻한 곳이었음을 알려 준다. 이와 같이 지층에서 발견되는 화석은 그 지층이 생긴 연대나 환경을 알려 준다. 또 오래된 화석부터 현재에 가까워지는 화석을 늘어 놓으면, 생물의 진화 과정을 한눈에 볼 수 있다. 화석을 보면 그 시절의 생물이 어떻게 생겼으며, 어떤 먹이를 먹었는지도 알 수 있다. 화석을 연구하는 학자들은 생명이 어떻게 태어났으며, 어떻게 진화해 가는가 하는 비밀을 화석에서 찾고 있다.

지구 회전의 축

1985년에 감행한 최초 모험의 큰 적자와 좌절에 넌더리가 났을 텐데, 여배우 이즈미(和泉雅子)씨는 두 번째 도전으로 1968년 4월 25일 북극점 도달에 성공하였다. 이즈미 씨뿐 아니라 세계 각국의 모험가들이 지금도 북극을 노린다. 북극행에는 사람을 끌어당기는 낭만이 있는 것 같다. 북극이라고 해도 물론 지구 자전을 받치는 튼튼한 축이 서 있는 것은 아니다. 경치로 말하면 아무런 색다른 것이 없는 그저 넓은 빙원이 퍼져 있을 뿐이다. 빙원 밑은 바다이다. 북극점 밑에는 육지는 없다. 남극에는 대륙도 있고, 대산맥도 있으나 북극에는 얼음에 덮인 바다가 퍼져 있을 뿐이다. 탐험대는 표지도 없는 곳이 목표 지점이므로 북극점에 깃발이라도 세워서 그것으로 만족한다. 그러나 지구물리학에서 보면, 지구는 탐험대가 깃발을 세운 북극점 주의를 축으로 해서 회전하는 것은 아니다. 실은 지구 자전축은 북극점에 있지 않다. 실제로는 북극점 주위를 1년 걸려서 10m쯤의 원을 그리면서 움직인다. 즉 지구 자전축은 매일 다른 곳을 지난다. 자전축이 이동하는 것은 여러 가지 이유가 있다. 그러나 최대 이유는 다름 아닌 지구의 공기이다. 겨울 동안에 지구에는 최대의 대륙인 유라시아 대륙에 눈이 내린다. 대륙은 냉각되고 그 위에 있는 공기도 냉각된다. 공기는 냉각되면 무거워진다. 난방을 한 방에서 천장 가까이만 덥고 바닥 가까운 곳은 추울 때가 있다. 찬 공기는 무거워서 밑에 가라앉기 때문이다. 이렇게 하여 무거운 공기가 거대한 유라시아 대륙 위에 모이면 지구 무게의 분포가 변한다. 대륙에 실린 눈이나 얼음도 무게의 밸런스를 변화시킨다. 지구는 우주에 떠 있는 구이다. 이 때문에 지구상의 무게 밸런스가 변화하면 지구의 회전축까지 변화한다. 여름이 되면 이 언밸런스는 없어진다. 이렇게 하여 지구의 자전축은 북극 주위를 1년 걸려서 이동한다. 사정은 남극에서도 마찬가지다. 실은 좀더 세밀하게 말하면 지구의 자전축은 1년이 지나도 엄밀하게는 같은 곳에 되돌아오지는 않는다. 큰 지진이 일어나면 근소하지만 다른 곳으로 가버리는 일도 있다. 구로시오(黑潮)와 같은 규모가 큰 해류의 흐름이 변하면 역시 자전축도 이동한다. 그러나, 이런 폭풍, 지진 따위의 자연 재해가 없어도 북극의 자전축은 극히 조금씩 캐나다 동부를 향해서 이동한다고 한다. 이렇게 자전축은 언제나 이동하고 있다. 제법 비칠비칠, 흔들흔들하면서 지구 위를 이동하고 있다. 정말로 공중에 떠 있는 구다운 이야기다. 대규모의 핵전쟁이 일어나면 자전축이 이동할 것이다. 그렇지 않아도 인류라는 이 지구의 불손한 주민이 열도 개조라든가 지구 개조라든가 어떤 일을 생각해 내서 무슨 일을 시작할지, 금방 지구 회전에 영향을 미치는 일을 시작하지 않을지 조마조마할 뿐이다.

하와이의 화산은 차례로 죽었다

화산에는 판이 지구 속에 숨어 들어 가는 도중에서 마그마를 만드는 일본에 있는 것과 같은 화산이 아닌 또 다른 화산도 있다. 예를 들면 하와이의 화산은 다르다. 이것은 하와이 주위 일면에 퍼져 있는 태평양판 밑보다도 더 깊은 곳에서 마그마가 올라와서 판을 뚫고 나온 마그마가 분화하는 것이 원인이다. 태평양판은 천천히 움직이는데, 마그마는 상관없이 뚫고 나온다. 판을 벨트 컨베이어에 비유하면 하와이의 마그마 원천은 벨트 컨베이어의 바로 밑에 있는 촛불과 같은 것이다. 벨트 컨베이어에 구멍을 뚫고 마그마를 판 위에까지 뿜어 올릴 수 있다. 하지만 판의 벨트 컨베이어는 천천히 움직인다. 분화하여 잠시 있으면 판 위에 분출한 화산은 어떻게 되는가. 해저 전부가 움직이는 것이므로, 화산은 판에 실려 움직인다. 그러나 마그마의 원천은 판 밑에 있으니 멎은 채로이다. 그러면 무엇이 일어나는가. 이 화산 밑에는 더 분화할 만큼의 마그마가 나오지 않게 되어 버린다. 즉 화산은 분화가 끝나서 죽어 버린다. 죽은 화산은 얼마 후 냉각되어 버린다. 그러나 촛불은 또 다른 장소에서 벨트 컨베이어를 가역시킨다. 즉 판의 다른 장소에서 새로운 화산이 태어난다. 하와이 화산은 이렇게 하여 차례차례 태어나서 차례차례 죽어간다. 하와이가 실려있는 태평양판은 이 근방에서는 북서 방향으로 향해서 움직이고 있다. 캄차카 반도를 향한 방향이다. 하와이는 큰 섬만도 8개가 있는데, 태평양판이 하와이 제도를 실은 채 움직이는 '하류' 즉 북서에 있는 섬이 가장 오래된 것이며, '상류' 즉 남동으로 가는 데 따라서 순번으로 새로 만들어진 섬으로 되어 있다. 가장 관광객이 많은 호놀룰루가 있는 오아후 섬은 가운데 섬이므로 가장 남동에 있는 하와이 섬보다 오래됐다. 지금 한창 분화하고 있는 것은 가장 남동 끝의 하와이 섬의 화산이다. 여기에 있는 킬라우에아 화산은 벌써 10년간이나 분화가 계속되고 있다. 하와이의 화산에서 나오는 용암은 일본의 용암과 달라 점성이 없고 사각사각하다. 용암의 화학 성분이 다르기 때문이다. 이 때문에 일본의 화산과 같이 쾅하고 폭발하지 않는다. 그러므로 분수와 같이 뿜어 오르는 오렌지색 용암을 바라보면서 바로 눈앞에 있는 호텔에서 식사할 수도 있다. 그러나 하와이 화산에 넋을 잃어서는 안 된다. 하와이 화산에서는 독가스도 나온다. 하와이뿐만 아니라 화산에서는 인간에게 유해한 가스가 흔히 나온다. 예를 들면, 하와이 화산을 연구하고 있는 연구자는 연구소에 고용될 때에 특별한 계약을 맺어야 한다. 그것은 화산 연구소 근무는 2년에 한정한다는 계약이다. 2년을 넘어서 연구를 계속하려고 생각하면 연구자는 건강이 손상되어도 연구소는 책임을 지지 않는다는 다른 계약서에 서명해야 한다. 이것도 화산에서 나오는 수은 증기 때문이다. 물론 수은은 신체에 유해하다. 그러므로 연구자는 자기나 가족의 건강이 걱정되어도 자기 연구를 계속하든가, 2년이 지나면 떠나든가 결정해야 한다. 하와이의 미래는 어떻게 되는지 알고 있는지. 하와이 섬의 동쪽 바다 속에 새로운 해저 화산이 태어나서 이윽고 새로운 섬이 생길 것이다. 그 예측대로 태어나기 전의 해저 화산의 아기가 발견되었다. 하와이 섬 동쪽 먼 바다의 해저를 조사하던 학자가 해저에 솟아오른 언덕과 거기에서 부글부글 뿜어 나오고 있는 화산성 가스를 발견하였다. 이 언덕을 로이히라고 이름 붙였다. 언제 본격적인 분화가 시작하는가. 한편 하와이보다 서쪽으로 가면 어떻게 되는가. 이쪽에도 섬이 쭉 배열되어 있다. 이것은 옛날에 있었던 하와이가 틀림없다. 그러나 이들 섬은 이제는 섬이 아니고 해저의 산이 되어 있는 것이 많았다. 왜냐 하면 화산이 활동을 마친 뒤, 아래로부터 마그마가 올라오지 않게 되면 화산은 짜부라져 버리거나 산 전체의 온도가 내려가서 산이 오그라지거나, 다시 파도가 섬을 깎아버리기 때문이다. 해저의 산, 즉 옛날로부터의 하와이 제도는 무려 홋카이도에서 오키나와까지 거리의 배나 되는 5,000km나 이어져 있다. 즉 지금이야 하와이 '열도'는 작지만 원래는 일본 열도보다 훨씬 길었다.

지구의 연령

지구가 태어난 것은 지금으로부터 약 46억 년 전이라고 생각된다. 그러나 이것을 알게 된 것은 최근의 일이다. 겨우 30년 전만 해도 지구 연령은 기껏 수억 년이라고 생각했다. 지구 연령은 단번에 10배나 늘어났다. 19세기에 영국에서 활약한 켈빈 경은 열이나 전기에 대해서 연구한 대학자였다. 절대 온도라는 온도를 재는 단위에 켈빈이라는 이름이 붙여질 정도로 유명한 학자였다. 그 켈빈 경조차도 지구 연령의 계산을 잘못했다. 켈빈 경은 처음에 녹아 있던 지구가 점점 식어가서 지금 온도가 되기 위해서는 몇 년이 걸리는가 계산하였다. 그 결과 짧게는 2,000만 년, 길게는 4억 년이라는 계산이 나왔다. 크게 어긋났다. 왜 그만한 대학자가 이런 틀린 결과를 냈는가 계산 그 자체가 틀린 것은 아니었다. 그러나 켈빈 경은 지구 속에 있는 방사성 원소가 아주 많은 열을 내는 것을 생각하지 못했다. 즉 지구는 처음에 뜨거웠던 것이 단지 단순하게 식어간 것이 아니었다. 옛날부터 그리고 지금까지도 지구 속에서 새롭게 열을 내고 있다. 일본뿐만 아니고 세계 다른 나라에서도 원자력 발전소에서 내는 쓰레기를 어디에 어떻게 버리는가가 큰 문제가 되고 있다. 이것은 방사성 물질로부터 나온 방사능이나 열이 아주 오랫동안 대량으로 계속 나오기 때문이다. 어떻게 하여 지구 연령을 알게 되었는가 얘기하겠다. 30년쯤 전부터 바위의 연령을 측정할 수 있게 되었다. 그것은 바위 속에 근소하게 함유되어 있는 방사성 원소가 옛날 일을 기억하고 있다는 것을 알게 되어 그 기억을 지구물리학자가 판독할 수 있게 되었기 때문이다. 이들 방사성 원소는 방사능과 열을 내면서 조금씩 다른 방사성 물질로 변해간다. 즉 어미 원소가 조금씩 줄고 새끼 원소가 조금씩 불어간다. 어미가 새끼를 낳는 속도는 알려져 있다. 이 때문에 바위를 채취해 와서 그 속의 어미와 새끼의 비율을 조사하면 그 바위가 언제 생겼는가를 알 수 있다. 처음에는 어미밖에 없다가 그 중 어미가 줄어 새끼가 불어나므로 오래된 바위일수록 새끼가 많다. 바위의 연령이란 무엇인가. 틀림없이 바위는 녹은 마그마가 굳어져서 만들어지거나, 일단 만들어진 바위가 열이나 압력 작용으로 다른 바위가 되거나, 모래나 부서진 바위가 바다 밑에 고여서 새로운 바위로 만들어질 수 있다. 바위가 탄생된 것은 언제인가는 여러 가지 경우가 있을 것 같다. 그렇지만 이 방법으로 측정하는 것은 열을 받아 바위가 만들어 졌을 때부터의 연령이다. 화산암과 같은 것이라면 간단하다. 즉, 측정하고 있는 것은 녹은 바위가 굳어졌을 때부터의 횟수이다. 이 방법으로 아프리카에서도 북아메리카에서도 오스트레일리아에서도 20억 년이나 전의 바위가 발견되었다. 처음에는 뭔가 잘못되지 않았는가 생각되었다. 그러나 결과적으로 지구의 연령 쪽이 잘못되었음이 판명되었다. 즉 지구는 그 때까지 생각하고 있든 것보다 훨씬 오래되었다는 것을 알게 되었다. 지금까지 가장 오래된 바위로써 약 40억 년 전의 바위가 그린란드에서 발견되었다. 그러나 이 바위는 특별한 바위였다. 이 바위는 더 이전에 만들어진 것이 산산히 가루가 되어서 바다 밑에 쌓이고, 다시 그것이 열이나 압력으로 변화한 변성암이라는 바위였다. 측정한 연령은 변성암으로 만들어진 것에서 잰 것이다. 그러므로 원래는 바위는 40억 년보다 상당히 오래되었을 것이다. 지구가 만들어지기 시작된 것은 언제이고, 그 때에 무엇이 일어났는가는 아직 상세히 모르고 있다. 그러나 적어도 연령은 38억 년전이라는 것이 이런 방법으로 알려 졌다.

별이 깜박이는 이유

은하수가 주욱 깔린 밤하늘을 보신 적이 있는지요? 참 아름답지요. 반짝 반짝 빛나고 있는 별을 보면 어느새 마음은 동심으로 돌아가게 되지요. 근데 말이죠. 이 별이 왜 반짝반짝 깜박이는 걸까요? 왜 그럴까....궁금하시죠? 이거는 말이지요 달하고 지구하고 비교해 보면 금방 알 수 있답니다. 달에서 별을 보면 그것을 깜박이지 않는답니다. 왜냐하면 지구에 있는 대기가 달에는 없기 때문이죠. 대기가 무슨 상관이 있냐고요? 물론이죠. 있고 말고요. 지구의 대기가 우주공간으로부터 오는 별빛을 반사, 굴절, 산란, 간섭하는 매질의 역할을 한답니다. 굴절은 서로 다른 매질사이를 빛이 통과할 때 생기지만, 같은 매질 사이에서 국부적인 밀도의 차이 때문에 생기기도 하지요.

대기의 기압차에 의해 국부적인 밀도차가 생기지요. 대기에 기압차가 생기면 바람이 불게 되어 국부적인 밀도차를 유발하니까요. 그럼 바람이 많이 불면 어떤 일이 일어날까요? 네 그렇지요. 빛의 굴절이 자주 일어나게 된답니다. 이렇게 굴절이 자주 일어나기 때문에 우리 눈에는 별이 보였다 안보였다 하는 거랍니다. 잠시 동안이나마 별빛이 깜박이는 거지요.

신기루가 생기는 원리는?(신기루는 어떻게 생길까요?)

신기루는 대기 내에서 일어나는 빛의 이상굴절에 의해서 생기는 현상의 하나로 크게 두 가지 이유에 의해서 발생합니다. 하나는 지면이나 수면에 접한 더운 공기에 의해서 굴절이 일어나는 경우고, 다른 하나는 지면이나 수면에 접한 찬 공기에 의해서 굴절이 일어나는 경우이죠. 첫 번째 경우는 지표 가까운 공기 층의 기온 감소율이 크기 때문에 나타납니다. 이 경우는 신기루가 실제 물체보다 아래에서 발생하며, 보통의 경우는 정리된 상과 거꾸로 된 상과 거꾸로 된 상 두 가지의 신기루를 형성합니다. 두 번째로 찬 공기에 의한 신기루는 지표의 공기가 몹시 차갑고 그 위가 따뜻할 경우, 지표 부근의 현저한 기운 역전으로 인해 광선이 굴절하여 먼 곳에 있는 실물이 솟아올라 보이거나 거꾸로 매달린 도립상의 형태로 나타납니다. 이 경우는 신기루의 상이 실물보다 위쪽에 형성되지요. 후자의 경우는 북극해 같은 곳에서 잘나타나며, 대기의 조건에 따라 해상에 떠 있는 작은 유빙이 거대한 빙산으로 또는 자그마한 어장이 크고 화려한 궁전으로 변모하기도 하여 향해자나 탐험자들이 신비감에 이끌리기도 하지요.

구름의 색깔이 다른 이유

구름이란 대기 중에 미세한 물방울 또는 얼음덩어리가 많이 모여 떠 있는 것을 말하지요. 국제적인 구름의 분류는 국제 연합 WMO(세계기상기구)가 발간하는 국제 구름도감에 나오는 고도와 구름의 특성 등에 의해 이루어지고 있지요. 일반적으로 비를 동반하는 구름에는 고층운, 난층운, 층적운, 적란운의 5가지가 잇는데 이들은 고도에 따라 상층운, 중층운, 하층운으로 분류할 수 있답니다. 구름의 색은 보통 고도가 높은 상층운의 경우에는 대기 중의 온도가 낮고 수증기 양이 적기 때문에 하얗고 얇게 보입니다. 고도가 낮은 중층운과 하층운의 경우에는 지표면과 가까이 있기 때문에 고온으로 인한 육지수의 증발로 인해 대기 중에 많은 수증기를 포함할 수 있으며 상층의 구름보다 일반적으로 두꺼워지게 되지요. 이렇게 되면 구름을 이루고 있는 물방울과 얼음덩어리가 빛을 산란하고 흡수하기 때문에 두꺼운 구름을 완전히 통과하지 못하여 구름의 색은 우리 눈에 완전히 도달하지 못하게 됩니다. 따라서 두꺼운 구름, 특히 중층운과 하층운의 경우에는 어둡게 보이는 것이랍니다. 구름의 색은 일반적으로 구름의 고도와 두께에 의존합니다.

사우나 안에서 화상을 입지 않는 이유

사우나 안의 온도가 얼마만큼 되는지 아시는지요? 1백'C를 넘는데요. 물이 펄펄~끓어 넘치는 온도잖아요. 끔찍한 사태가 발생할 온도인데... 근데 실제 사우나 안에서는 아무 일도 일어나지 않지요. 이게 어떻게 된 일일까요? 이상한 일이군요. 오호...이런 게 숨어 있었네요.

공기는 금속이나 물보다도 열을 전달하는 속도가 느리데요. 그래서 사우나 안의 사람의 피부에 와닿는 온도는 실제 온도보다 낮다는 군요. 게다가 사람의 몸은 70퍼센트 이상이 물로 이루어져 있어 온도가 쉽게 올라가지 않기 때문에 어느 정도는 고온의 증기에 견딜 수 있다는 군요. 또 사람의 몸보다 주변의 온도가 높으면 땀을 흘려 증발시킴으로써 체온을 정상으로 낮춘데요.

얼음(냉동된 얼음이나 그릇)에 맨손이나 혀 등의 달라붙는 이유

냉장고의 온도는 대단히 낮아서 꺼내는 얼음이나 그릇의 경우 영하 수십 도에 이릅니다. 그래서 이런 용기에 닿으면 급격히 온도가 떨어져서 물기가 있는 물체는 같이 얼어버리기 때문이죠. 우리가 손이나 혀로 냉동실에 있는 물건을 꺼낼 때 침이나 손가락 끝에서 분비되는 땀에 의한 수분이 얼음 면과 맞닿아 일시적으로 냉동되는 현상은 위의 경우가 아니더라도 쉽게 볼 수 있죠. 그 예가 바로 아이스 바를 꺼내어 봉지를 열면 일시적으로 냉동되는 현상은 위의 경우가 아니더라도 쉽게 볼 수 있죠. 그 예가 바로 아이스 바를 꺼내어 봉지를 열면 일시적으로 아이스 바의 주의에 하얗게 얼음 층이 생기게 되는 경우인데, 이것은 공기 중에 있는 수증기 입자가 아이스 바의 표면에서 얼어버리기 때문이지요.

초음파 가속기의 원리

초음파는 그 파장이 짧아서 사람의 귀에는 들리지 않지만 박쥐 등의 몇몇 동물들에게는 들리는 음파랍니다. 이러한 초음파는 짧은 파장과 높은 진동수를 가지기 때문에 몇 가지 특징을 가집니다. 그 중 가습기에 응용되는 원리는 초음파가 물질을 흔드는 효과를 가진다는 것입니다. 즉 일종의 외부충격을 줄 수 있다는 말이죠. 초음파를 물에 쏘아주게 되면 물이 흔들리면서 표면에 있는 물분자들이 떨어져 나가게 됩니다. 이러한 원리를 이용해서 흔들리면서 표면에 있는 물분자들이 떨어져 나가게 됩니다. 이것을 알기 쉽게 이해하려면 배구의 토스를 해 주면 배구공은 계속해서 공중에 떠 있게 됩니다. -가속기의 물에 초음파를 쏘아주는 것- 이 때 강한 바람이 불면 -가습기의 송풍기 작동- 그 공은 토스를 하는 사람의 손을 떠나 멀리 날아 가버릴 것입니다. -가속기 밖으로 수증기가 나옴- 이 밖에도 이러한 현상을 이용해 담석증에 걸린 환자를 치료하는 경우가 있죠. 초음파를 담석에 쏘아서 그 담석을 파괴시켜 버립니다. 이렇게 하면 수술하지 않고도 담석증을 치료할 수 가 있죠.

TV속의 TV화면이 깜박이는 이유

TV속에서 보이는 TV나 컴퓨터 모니터 화면이 깜박이는 이유는 무엇일까요?

일반적으로 텔레비전에서는 1초당 33개의 화면이 순서대로 스쳐 지나가니, 우리들은 이들 화면을 연속적인 동작으로 느끼게 되는 거죠. 이와 같은 원리는 물론 영화에서도 마찬가지고요. 사이키 조명을 한번 생각해보죠. 이 조명 아래서 사람들의 동작은 끊어져서 깜박거리는 듯 보이는데 이것은 사이키 조명의 주기가 초당 33회에 못 미치기 때문이랍니다. TV 화면 속에 잡힌 TV가 껌뻑이면 보이는 이유는 이렇게 단속적으로 화면이 스쳐 지나가는 TV의 특징에 기인합니다. 이것을 쉽게 설명하기 위해서 지금 TV화면에다가 초당 33회로 깜박이는 조명을 비춘다고 합시다. 그리고 이 TV의 화면은 조명의 빛을 받아야 만이 우리 눈에 보인다고 합시다. 그러면 지금 1초 내에 지나가는 33개의 TV의 화면들 중에서 당장 깜박이고 있는 조명 빛에 비춰진 화면들만이 우리 눈에 들어오기 때문에 결국 33개의 화면 중 몇십개의 화면만이 우리 눈에 전달되는 것이죠. 따라서 이러한 조명아래에서 보이는 TV화면은 우리 눈에 사이키 조명 아래서와 같이 단속적으로 깜박이게 될 것입니다.

전압을 220V로 승압하는 이유

전력 소비량이 증가하므로 많은 전력을 가정에 공급해 주어야 한다. 전력은 전압과 전류의 곱이므로 많은 전력을 공급하기 위해서는 전압을 높이든지 전류를 증가시켜야 한다. 도선에 흐를 수 있는 최대의 전류는 도선의 굵기에 관계하므로 일정하다. 그렇다고 가정의 모든 전선을 교체하기에는 어려움이 많다. 따라서 전압을 높여주는 방법이 있는데, 전압을 높이면 전력도 이에 비례하여 증가( 전력 = 전압 x 전류)하기 때문에 가정에서 충분한 전기를 사용할 수 있다.

겨울에 번개와 천둥이 없는 이유

우르르...쾅쾅...우릉... 이렇게 천둥 번개가 칠 때 이불 속에서 벌벌 떠는 분 있으실 겁니다. 무섭죠? 번개가 뭐냐고요 뇌우와 지표면 사이에 매우 큰 전하 분리가 일어나 이 사이에서 방전이 일어나는 현상이랍니다. 번개가 일어날 때 방전은 수cm의 직경을 가진 공기 기둥을 통해 전도가 되지요. 이때 이 기둥의 온도는 약 3만K죠. 이렇게 순간적으로 발생하는 고온의 공기기둥이 갑작스런 공기팽창을 가져와 대기 중으로 충격파를 발생시키는 것이 바로 천둥이고요. 관측에 의하면 구름 밑바닥은 음전하를, 지표면과 뇌우의 구름알갱이는 양전하를 띤 상태에 있다고 합니다.

디젤기관과 가솔린기관의 차이점

디젤기관과 가솔린 기관은 모두 내연기관의 일종인데, 내연기관이란 연료가 기관 내부에서 연소돼 그때 발생하는 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸어주는 기관을 말한답니다. 즉 연료가 연소되면서 생기는 연소가스의 화력에 의해 피스톤이나 터빈 블레이드 같은 기관에 작용하여 연료가 가지고 있는 열에너지를 회전, 또는 왕복운동을 일으키는 기계적 에너지로 바꾸어 주는 기관이요. 이러한 열기관은 보통 사용하는 연료에 따라 가솔린기관 디젤기관 등으로 나눠지는데 이들의 작동 원리도 조금씩 다르지요. 예를 들어 가솔린을 연료로 사용하는 가솔린 기관은 연료와 공기를 기체상태에서 혼합하여 이를 통해 얻어진 혼합기를 압축하고 이 혼합기에 전기 불꽃을 튀겨 이 때 일어나는 폭발로 동력을 얻는답니다. 반면 경유나 중유를 사용하는 디젤기관은 실린더 내에 공기를 압축하여 고온 고압 상태로 만든 후 여기에 액체연료를 분사해서 이 액체연료가 자연 발화하면서 동력을 얻습니다. 가솔린 기관은 다른 기관에 비해 출력이 크고 운전과 관리가 수월한 장점을 갖고 있답니다. 다른 한편 디젤기관은 경유나 중유 등 값싼 연료를 사용할 수 있고 열효율이 높다는 장점을 갖고 있지요.

조셉슨효과

조셉슨효과는 조셉슨 현상이라고도 하지요. 이 효과는 두 개의 초전도 물질이 어떤 얇은 절연물질로 격리되어 있어도 두 물질 사이에 전기가 흐르게 되는 현상을 말하는데, 마치 두 개의 식빵 사이에 고기조각을 넣은 것을 비유해서 생각하면 되는데, 일반적인 물질의 경우 전기가 흐르지 않아야 하는데 전지가 흐르게 되는 현상을 말한답니다. 초전도물질들은 절대온도 0도(섭씨로 -273도 C) 부근 정도의 저온으로까지 냉각되면 모든 전기적 저항을 잃게 되어 전기가 1백%까지 전달되는 물질을 말하지요. 영국의 물리학자 조셉슨은 초전도에 관한 BCS이론(세 사람의 머리글자를 따서 BCS이론에 대한 지지를 넓혀 주었죠. 조셉슨효과에서 나타나는 전류과 조셉슨전류인데, 이 전류는 두 초전도물질을 연결해주는 배터리가 없을 때에만 흐르지요. 만일 배터리가 삽입되면 전류가 매우 급격히 진동하여 전체적으로 볼 때 전류의 흐름이 없게 되지요. BCS이론에 따르면 초전도성은 초전도성 고체 내에서 전자들의 상호관련의 일부가 쿠퍼쌍결합이라는 전자들의 결합을 형성하지요. 조셉슨에 따르면 일정한 상황에서 구리 결합들은 하나의 초전도체로부터 다른 초전도체로 절연막을 가로질러 움직이지요. 이러한 전자들의 결합(또는 쌍)은 조셉슨전류를 만드는데, 이때 전자쌍들이 절연막을 통과하는 과정을 조셉슨 터널효과라고 부른답니다.

광학현미경과 전자현미경과의 차이

1924년 프랑스의 물리학자 드브로이는 전자빔이 빛보다 더 짧은 파장을 갖는 파동의 운동형태로 생각할 수도 있음을 보여 주었습니다. 이러한 착상에 근거하여 관찰재료가 정전기 또는 전자기장에 의해 초점을 5만배 또는 그 이상으로 확대할 정도의 해상력을 갖고 있습니다. 광학 현미경과 전자현미경 사이에는 차이점이 많이 있습니다. 전자현미경은 진공 상태에서의 전자빔을 필요로 하는데, 그것은 상온의 대기압 아래서는 전자들이 잘 움직일 수가 없기 때문입니다. 광학현미경과는 달리 전자현미경은 렌즈 혹은 초점거리를 조절하는데 중요한 차이를 보이지요. 광학현미경에서는 초점이 고정된 렌즈를 사용하여 대물렌즈와 관찰재료사이의 거리를 변화시키는 방법으로 관찰합니다. 판편 전자현미경은 초점거리를 변화시킬 수 있는 렌즈를 사용하며, 대물렌즈와 관찰재료사이의 거리와 렌즈들 사이의 거리는 고정된 채로 사용됩니다. 전자현미경의 배율은 주로 매개 그리고, 사출렌즈 코일을 통해 흐르는 전류값에 의해 결정됩니다. 상은 대물렌즈 코일을 통해 흐른는 전류값을 변화시켜 초점을 맞춥니다. 또 다른 차이는 광학 현미경은 눈으로 렌즈를 통해 대상을 직접 보도록 되어 있으나 전자현지경은 형광 스크린에 상이 나타나도록 하거나 연구를 위해 특별히 설치된 감광판에 표시된다는 점입니다. 광학 현미경에서 상은 관찰재료 내로 빛을 흡수함으로써 형성되지만 전자현미경에서는 관찰재료내의 원자들에 의해 전자들이 산란됨으로써 상이 생깁니다. 무거운 원자는 낮은 원자 번호를 가진 원자보다 산란을 더욱 효과적으로 만듭니다. 무거운 원자들은 상을 더욱 뚜렷하게 해주지요, 따라서 전자현미경을 쓰는 연구자들은 이러한 목적을 위해서 더욱 원자들은 관찰 재료와 결합시키려고 하지요..

AM과 FM은 어떻게 다른가?

AM이란 진폭변조를 말하는데, 이때 변조란 전자공학에서 말하는 개념인데, 라디오 전자파 가운데에서 하나 또는 몇 가지의 특성을 변화시켜 소리나 음악 그림 자료 등의 정보를 뽑아내는 작업을 말하지요. 라디오 전파로부터 원하는 요소를 뽑아내 사람이 이용할 수 있도록 도움을 주는 작업을 말하는 것이지요. AM과 FM은 변조의 대표적인 것들이지요. AM은 전파에서 진폭을 변화시키는 작업이지요. 파동은 물결과 비유된답니다. 아래위로 출렁이는 물결의 가장 낮은 곳과 높은 곳 사이의 간격이 진폭인데, 이 값을 변화시키는 것이지요. AM은 장거리단파방송이나 텔레비전방송의 화면(영상)부문에 채택되고 있죠. FM은 주파수변조라고 합니다. FM은 AM과 달리 진폭은 변화없이 필요에 따라 주파수만을 변화시킵니다. 이러한 유형의 변조 방식은 1930년대 미국의 암스트롱에 의해 개발됐었답니다. FM은 AM보다 교란에 덜 민감합니다. 따라서 천둥번개나 그 밖의 기계 등에 의해 생기는 교란의 침투가 적어서 소리가 AM보다 상대적으로 깨끗한 것이랍니다. 소음을 내는 신호는 전파의 진폭에 큰 영향을 주지만 주파수에는 영향을 주지 못하기 때문이랍니다. FM은 스테레오 사운드, 텔레비젼의 소리부분, 장거리 전화 등에 채택되고 있답니다. 또한 FM은 AM보다 더 높은 주파수를 쓰고 있습니다.

시간이 지나면 필름이 변질되는 이유

이것은 필름에 상이 맺히는 원리를 이해하면 쉽게 알 수 있지요. 필름은 투명하고 얇은 지지체 위에 유제층(감광층)이 덮여있는 감광재료이지요. 유제층에서는 할로겐화은(보통 브롬화은)의 미세한 결정 입자가 젤라틴 속에 분산돼 있지요. 필름에 빛이 닿으면 브롬화은의 분자결정구조에서 은이온이 유리되고 그 중의 일부가 금속은으로 환원되지요. 이렇게 맺힌 상을 잠상이라 하고, 이 필름을 현상액에 담그면 금속은을 핵으로 하여 은이온이 주위로 모여들고 환원되어 물체의 상이 뚜렷이 나타나지요. 이 과정을 흑화라고 하지요. 그 다음 아직 환원되지 않은 은이온을 씻어내면(정착과정) 더 이상 필름은 변화되지 않지요. 그러므로 사진을 찍은 후에 되도록 빨리 현상하지 않으면 필름의 각 부분에 있는 은이온들이 조금씩 환원될 가능성이 있지요. 그래서 현상할 때에 물체가 없는 곳에서도 엉뚱한 상이 맺힐 수가 있고, 물체가 있는 곳에서도 변질된 상이 맺힐 수도 있지요..

프레온이 오존층에 도달 가능한 이유

오존은 비록 미량이지만 지상 20～50㎞ 상공에 집중적으로 분포해 있지요. 이 층을 오존층이라고 하지요. 그러나 해양에 많이 용해되어 있는 탄산가스와 오존의 양을 제외한다면 지상 약 80㎞까지 공기의 조성은 어디서나 거의 일정하지요. 이것은 공기의 대류운동 때문이지요. 그리하여 지상으로부터 80㎞까지의 공기층을 균질층이라 하고, 그 이상대기가 존재하는 한계(지상 약 1천㎞)까지를 이질층이라 하지요. 이와 같이 프레온 가스는 공기의 대류에 의해 오존층까지 도달하지요. 일반적으로 CFC13CF12등의 프레온 가스들은 대기 중의 낮은 고도에서는 지극히 안정하지요. 그러나 이들이 대기중의 높은 고도에 이르게 되면 자외선의 강한 작용에 의해 이들로부터 염소원자 CL이나 래디칼(radical)인 CLO가 유리되지요. 그리고 이렇게 유리된 염소원자나 래디칼은 오존을 산소분자로 전환시킴으로써 오존층을 약화시키지요.

간단하게 pH를 측정할 수 있는 방법

우리들이 흔히 갖고 있는 산에 대한 개념은 신맛을 가진 것, 식물 색소의 색을 변하게 하는 것, 금속을 녹여 수소를 발생시키는 것 등이지요. 그리고 산도에 관해서는 일반적으로 염산이나 황산은 강산으로, 레몬즙은 pH 2.8 정도를, 물은 중성으로, 산성 화장수는 pH 5.5정도로 알고 있지요. 엄밀히 말해 산에 대해서는 여러 가지 개념이 있지만 산도를 측정하기 위해 우리가 흔히 사용하는 pH는 수용액에서의 수소 이온농도를 의미하지요. 따라서 어떤 물질의 산도를 알아보기 위해서는 변색범위에 따라 지시약을 사용하거나 수용액 상태에서 리트머스 종이의 변색 정도를 알아보는 등 간단한 도구를 이용하는 것이 가장 편리하고 정확한 방법이지요. 더 정확한 산도의 측정을 위해서는 pH일정한 염기로 걱정하여 그 양을 점검하거나, 전기를 이용한 수소전극법, 안티몬, 퀸하이드, 유리 전극법등을 이용하지요. 산성 토양에 대해서도 마찬가지이지요. 습기가 있는 토양에 리트머스 종이를 대변색하는 정도를 파악하거나 클라크-라브스 지시약을 사용하면 대략의 산도를 알 수 있으며 더 정확한 산도를 위해서는 토양을 물에 넣은 후 그 용액을 적정하거나 유리 전극을 이용하곤 하지요.

알콜에 담근 표본이 썩지 않는 이유

알콜에 과일이나 동물을 넣어 저장하는 것은 유식한 말(생물학 용어)로 하면󰡒고정[fixation]󰡓이라고 합니다. 고정을 하는 이유는 조직 구성 성분의 파괴가 일어나지 않도록 죽이는 것이죠. 그래서 고정한다는 말은 조직의 파괴가 일어나지 않는 다는 말과 같이 쓰입니다. 알콜에 넣었을 때는 깨끗한 자기 모양을 그대로 유지하는 것은 고정액이 조직을 파괴하지 않기 때문이죠. 그러면 고정액이 어떻게 조직의 파괴를 막고 썩지 않도록 하는지 알아볼까요. 어떤 조직이 부패한다는 것은 그 조직 내에서 생물학적인 반응이 일어나고 있다는 것이죠. 고정액은 먼저 생물세포의 염색체 활동을 중지시켜 더 이상 세포가 활동하지 못하게 합니다. 또한 알콜-고정액 중에서 알콜을 많이 쓰이는 이유는 조직 안으로 침투하는 속도가 빨라서 그 효과를 빨리 볼 수 있기 때문- 과 같은 고정액은 염색체의 핵산을 침전시켜 불활성으로 만들죠. 또한 세포안 대사 작용의 기본이 되는 물질인 단백질을 변성시켜 다시는 제 기능을 못하게 하지요. 고정액이 먼저 세포내 대사 작용을 막아 -염색체를 고정시키고, 단백질의 기능을 정지시킴- 동시에 조직을 고정시켜서 썩지 않도록 합니다. 이처럼 고정액은 겉으로 보기에는 외부 조직의 고정만 하는 것 같지만 세포내 대사 작용에 많은 영향을 끼친답니다.

손톱이 피부 밖으로 나오면 딱딱해 지는 이유

어릴 적에 손톱을 물어뜯어 보신 적이 있으신가요? 거 손톱이란 놈은 딱딱한 게 물어뜯어도 하나도 아프지 않죠. 그리고 우리는 딱딱하고 길어진 손톱을 손톱깍기로 깍아 버리지요. 아 물론 손톱을 기르는 분들도 계십니다. 다른 피부들은 말랑말랑한데(굳은살은 빼고요) 손톱은 딱딱하지요. 왜 그런 것일까요? 손톱은 털, 뿔, 깃털과 마찬가지로 표피세포가 각질화한 피부의 부속물이라는군요. 따라서 손톱이 자라는 것은 털, 뿔, 등이 자라는 것과 같은 이치라는 거죠. 좀 더 자세히 살펴보면 손톱이 딱딱한 이유가 피부 속에 있는 편평형. 다각형. 타원형 등의 각질 세포로 품고 있는 조각화 층이 반달부위 아래에 있는 비교적 아래에 있는 비교적 두꺼운 손톱 바닥에서 딱딱하게 변해 앞으로 밀려나오기 때문이라는군요.

하품은 왜하나?

점심 먹고 난 후여서 그런지 무지 졸립네요. 왜 하품을 하는 걸까. 갑자기 또 호기심이 발동하는군요. 하품은 실내에 더러운 공기가 많거나 허파꽈리 속에 이산화탄소가 배출되지 않고 괴어있을 때 반사적으로 일어나는 호흡작용 이라는군요. 게다가 하품을 할 때 입을 크게 벌리면 상하의 턱뼈 사이에 걸쳐 있는 교근이 늘어나 교근 속에 있는 근방추라고 하는(용어가 좀 어렵지요.) 감각기에 많은 감각신호가 뇌로 보내지고 이 신호가 대뇌 피질의 작용을 왕성하게 하여 의식을 분명하게 한다는군요. 하품을 하면 머리가 맑아지는 것이 그 때문이래요. 여러분들께서도 이런 적이 있으셨을 거예요. 옆에 있던 사람이 하품을 하면 자신도 모르게 다라 하게 되는 일 말입니다. 근데 유감스럽게도 우리 신경계의 어떤 부분이 하품을 통제하는가에 대해 과학자들은 아직 잘 모르고 있다는 군요. 단지 중뇌가 여기에 관여한다는 것 밖에는 알지 못한데요. 하품을 하게 되는 메카니즘에 대해서는 단순히 실내 공기가 탁하다는 요인말고도 여러 가지 감성적이 요인이 복합적으로 작용하고 있을 거라고 생각되고 있다는 군요.

인플루엔자란

기도와 머리 배에 통증이 있으면서 근육이 아프거나 약해지는 느낌이 들며 열 오한 등이 나타나는, 바이러스에 의해 전염되는 질병을 인플루엔자라고 한답니다. 인플루엔자는 점액바이러스의 유형에 따라 AB, 그리고 C그룹으로 나뉘는데,A그룹은 다시 A0 A1 A2의 하부그룹으로 나누어지지요. 이들 인플루엔자 바이러스들은 일반적으로 유사한 징후들을 보이지만, 항원은 전혀 관련이 없어서 한 유형에 감염된 적이 있다 해도 다른 것에 면역을 갖지 못한답니다. 세계적으로 인플루엔자는 전염성을 띠는데, A형은2년이나 3년마다 나타나는 경향이 있고, B형은 4년이나 5년마다 나타나는 경향이 있답니다. 한편 A2인플루엔자(아시아 인플루엔자)는 1957년 초에 중국에서 시작돼 그 해 중반까지 세계를 순환했었죠. 인플루엔자는 한 해 중 추운 시기에 더 많이 나타나는데, 연령에 관계없이 모든 이들에게 영향을 미칠 수 있지요. 전염은 기침이나 재채기를 할 때 나오는 감염된 작은 물방울이 기도를 통해 들어가 일어나지요. 인플루엔자의 시작은 특징적 징후들이 급작스럽게 나타나는 경향을 띠는데, 심한 증세가 보통 3～4일을 넘어갑니다. 인플루엔자에 의한 치사율은 종류에 따라 다르지만 낮은 편이지요. 죽음은 대부분의 경우 폐렴과 치료법이 없답니다. 아스피린이나 코데인황화물이 불안감을 없애주고 열을 내리는데 쓰인답니다. 인플루엔자로부터 보호를 받으려면 인플루엔자 바이러스 백신을 주사하면 가능하지요. 이들 바이러스는 병아리배에서 생산되지요. 미국에서는 상업적 처방으로 인플루엔자를 치료하기도 하는데, 보통 B인플루엔자와 A인플루엔자의 세가지 하부유형이 포함된답니다.

우리 몸 안에 산소가 공급되는 원리

호흡을 통해 폐로 들어온 공기 중의 산소는 폐포의 상피세포 표면에 있는 축축한 막에 용해돼 상피세포를 통하여 모세혈관으로 확산돼 들어가지요. 이렇게 혈액 속으로 들어간 산소의 대부분은 이후 무수한 원형 적혈구 속으로 들어가지요. 적혈구는 붉은 색소 헤모글로빈을 함유하고 있는데, 산소는 폐에서 바로 이 헤모글로빈과 화학적으로 결합하지요. 헤모글로빈을 그 중심에 철이온을 포함한 헴기를 가지고 있는 단백질이지요. 산소의 전달은 바로 이 헴기의 철이온이 음이온인 산소 이온 네 개와 화학적으로 결합해 이루어지는 것이지요. 그런데 연탄가스에 많이 들어 있는 일산화탄소(CO)역시 이 헤모글로빈과 아주 잘 결합하지요. 연탄가스중독은 바로 이 일산화탄소가 산소와 헤모글로빈의 결합을 방해해 산소 결핍을 초래하는 것이지요.

우유의 저온 처리와 고온처리의 차이

요즘 우유 광고 많이 하지요? 그 광고 문구 중에 '이 우유는 저온처리 우유입니다'라고 하는 것을 보셨을 겁니다. 우선, 우유를 살균하는 것은 소로부터 얻어낸 원유에 포함된 유해한 세균이나 처리 과중에 들어간 세균들을 제거해 사람들이 마실 때 안전하도록 처리하는 것을 말한답니다. 그리고 이를 위한 방법은 여러 가지이지만 대개 고온에서 짧은 시간 처리하는 고온 살균과 저온에서 비교적 긴 시간을 처리하는 저온 살균으로 나뉘어지지요. 세균도 세포로 구성되어 있기 때문에 도를 조정하거나 온도를 조절해서 세포가 살 수 없는 환경을 만들면 죽게 됩니다. 세포가 살 수 없는 환경 중 하나가 고온 환경입니다. 세균의 세포막 구성은 대략 적만은 지질이고 나머지 절반은 단백질로 이루어져 있는데, 온도가 높아지면 지질은 유동성이 높아지고 단백질은 변성되어 세포가 터져서 세균이 죽는 거랍니다. 어떤 방법이든 처리의 목적인 살균에는 차이가 없는 것으로 알려져 있습니다. 다만 요즘 논란이 되고 있는 것은 열 처리 중 우유에 포함된 단백질의 변성 여부와 영양가와의 관계인데, 이것도 두 방법에서 원칙적으로는 큰 차이는 없다는 군요. 고온 처리와 저온 처리시 단백질의 변성에서 차이가 난다는 사실을 인정한다 하더라도 우리가 우유를 먹으면 어차피 대부분 아미노산으로 분해돼 흡수되기 때문에 우유에 어떤 상태로 꼬여 있는가 만을 다르게 할 뿐 아미노산의 수준에서 변화를 일으키는 것을 아니랍니다.

모기는 아무 혈액형이나 흡수하나?

고등 동물은 외부의 이물질이 체내로 들어올 때 이를 방어하는 면역체계를 가지고 잇답니다. 밖에서 들어온 이물질은 항원이 되고 이에 특이적으로 결합하는 항체가 몸 속에서 만들어져 이물질을 배제합니다. 사람과 사람 사이에는 임신이나 수혈에 의해 서로 다른 혈액형 인자의 교류가 생겼을 때 타인에게서 이입된 인자는 항원으로 작용합니다. 그 결과 생체내의 기존항체와 반응하거나 새로운 항체가 만들어져 혈약이 응고돼 혈관이 막히는 등의 문제가 발생합니다. 따라서 혈액형의 인자가 동일한 것끼리만 수혈이 가능한 것입니다. 모기는 수컷의 경우 이슬이나 꽃꿀 또는 식물의 즙액을 빨아 먹고 암컷의 경우 식물의 즙액도 먹지만, 사람이나 동물의 피를 빨며 특히 산란기에는 흡혈을 해야만 알을 낳을 수 있습니다. 이 때 모기가 흡혈하는 피는 위에서 소화 흡수되지요. 모기는 실제로 혈액형 인자에 상관없이 흡혈을 하는데 그렇게 해도 아무런 문지가 없습니다. 그 이유는 우선 모기는 면역체계를 가지고 있지 않기 때문인데, 설혹 면역체계가 있다고 해도 피가 섞이는 것이 아니라 위장에서 소화되는 것이기 때문에 항원 항체 반응은 일날 수 없습니다. 이것은 사람들이 선지라고 해서 소나 돼지의 피가 응고한 것을 음식물로 섭취해도 아무런 문제가 없는 것과 같은 이치지요............

피부의 점은 왜 생기나요?

여러분은 몸에 몇 개의 점을 가지고 계신가요......글쎄요, 저는 세어보질 않아서 모르겠습니다. 하하... 점은 피부에 생기는 원형 또는 계란형의 암갈색 색소반을 가리킨답니다. 이러한 점은 단순성 점과 노인성 점으로 구별합니다. 단순성 점은 대체로 선천적인 원인으로 일어난 피부 이상을 가지는 모반 세포가 증식하여 생겨나는 모반성 종양계역이 속하고, 노인성 점은 멜라닌 색소를 만들어내는 세포인 멜라노사이프의 증식에 의하여 발생하는 멜라노사이트성 종양계열에 속합니다. (종양이라니가 괜히 겁나는군요) 하지만 두 가지 모두 조직학적으로는 유사한 상태를 나타낸답니다. 단순성 점은 거의 모든 사람에게 있다고 해도 과언이 아닐 정도로 그 발생 빈도가 높습니다. 자외선을 쬐는 것은 흔히 생각하는 것과는 달리 점의 발생과는 큰 관계가 없는 것으로 알려져 있습니다. 최근에는 점으로 인한 암을 염려하여 병원을 찾기도 하는데 필요할 경우 절제하여 없앨 수 있다는 군요. 특히 갑자기 커지거나 표면이 헐어서 출혈이 잇는 경우, 발바닥과 같이 자극을 받는 부위에 생기는 것은 진단을 받아볼 필요가 있다는 군요....참고하시길 바랍니다....

머리가 좋아진다는 DHA에 대하여 알아보자

DHA란 도코사 헥사엔산을 말하는 것으로 보통 바다에서 잡히는 생선의 기름이 5～10%가 포함된 불포화지방산이 일종이지요. 이 성분은 체내에서 합성되지 않아 반드시 음식물로 섭취해야 하는 필수지방산이지요. 보통 동물성 지방은 포화지방산으로 분류되고 식물성 지망은 불포화지방산으로 분류되지만 이 성분은 불포화지방산이면서도 식물이 아닌 어패류에 들어 잇는 것이 특징이죠. 사람의 죄 각막 신경 정자 모유 등에서 많이 발견되어 이들 기관의 형성과정이나 기능에 중요한 작용을 하는 것으로 알려져 있지요. 그런데 순도가 높은 DHA를 섭취하는 것이 쉽지 않지요. 특히 이 성분을 함유한 식품을 가열해 조리할 경우 비타민 C처럼 많이 파괴되지는 않아도 이 성분이 든 기름이 분해돼 손실되기가 쉽지요. 이 성분을 추출해 함유시킨 가공식품보다 이 성분이 함유된 식품을 날로 먹는 것이 최선의 방법이지요. 생선 중에서는 참치, 방어, 뱀장어, 고등어, 꽁치, 정어리, 연어, 송어, 전갱이, 붕장어, 가다랭이, 참돔, 잉어 및 가자미에 많이 들어 닭고기에도 작은 양이 포함되어 있답니다.

곰팡이는 어디에 잘 생길까요?

날씨가 점점 더워지면서 음식물에 부주의하여 식중독을 일으켜 곤혹을 치르는 경우가 자주 있어 주의를 기울여야하는 계절이다. 또한 음식물을 같이 먹으면 좋은 것이 있고, 해로운 것이 있으니 평소에 조금만 관심을 두면 맛도 즐길 수 있고 건강에도 좋을 것이다.

곰팡이가 잘 생기는 곳은 어디일까?

음식물이 부패하는 원인의 하나는 곰팡이의 번식이 활발해서 되는 것인데, 곰팡이는 포자라는 생식세포가 공기 중에 떠다니다가 따뜻하고 습기가 많은 곳이나 음식물에 떨어져서 균사라는 균의 실을 뻗어 내면서 자라게 된다. 그래서 곰팡이에 의해 음식물이 상하는 것을 막기 위해서는 음식물을 차고 건조하게 보관하는 것이 좋은 방법이 될 것이다.