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A : 왜 밤하늘이 어둡지? B : 바보야! ( ) A : 하지만 우주가 무한하면 빛을 내는 별도 무한히 많을 거 아냐? B : 음...우주의 중간에 암흑성운이 있어서 빛을 흡수하는 것이 아닐까? A : ( ) |
쉽게 말해서 빛을 발하는 별을 전구라고 가정해보자. 전구가 몇 개 없다면 당연히 빛이 비치지 않는 부분은 어두울 수밖에 없을 것이다. 하지만 전구가 무한히 많이 있다면 결국 어느 곳이나 구석구석 빛이 모두 비추어져서 환하게 비추어져야 한다는 뜻이다. 약한 불빛의 전구들이지만 무한히 많고 그 빛들이 합쳐짐으로써 결국 어느 곳이나 환해지게 된다는 뜻이다.
1. ㉮에서 올버스의 질문에 많은 사람들이 의문을 가지게 된 이유는 무엇일까? 여러분이라면 이 질문에 어떻게 응수했을 지 빈칸에 괄호에 알맞은 대답들을 생각해보자.
2. 여러분은 우주의 무한함에 대해 어떻게 생각하고 있나요? 무한 혹은 유한하다고 생각한다면 그 증거로 어떤 것을 제시할 것인가요?
3. 올버스의 역설을 우주가 유한하다는 것과 빛의 속도가 유한하다는 것을 이용해 설명하고자 한다면 어떻게 해야 할까요? 즉, 우주가 나이를 먹어가는 중이고 빛이 도달하는 속도차가 있다고 하면 왜 밤하늘이 어두운 지에 대한 설명이 될까요?
< Hubble Space Telescope : Hubble Ultra Deep Field >
【보충】허블 우주 망원경(Hubble Space Telescope)
지구 상공 610km 되는 지점에 떠 있는 반사 망원경으로써 우주 공간에 떠 있기 때문에 공간의 간섭 없이 지구 표면에서 우주를 관찰하는 것보다 50배 이상 상세한 이미지를 얻을 수 있는 망원경이다.
4. 항성과 행성의 차이점은 무엇인가요? Compare with Star and Planet.
See your science textbook.
5. 태양계는 어떤 행성(Planet)들을 거느리고 있나요?
6. 빛의 속도는 어떻게 되나요?
7. 1AU는 어떤 단위이며 빛의 속도와는 어떻게 다른가요?
【보충】올버스의 역설의 현대 우주론적 해결
미국의 천문학자 허블은 관측을 통해 멀리 있는 천체일수록 지구로부터 빠른 속도로 멀어지고 있다는 사실을 발견했다. 즉, 우주는 팽창하고 있다는 사실을 발견한 것이다. 만약 우주가 팽창하고 있고 멀리 있는 천체일수록 지구로부터 빠른 속도로 멀어지고 있다면, 빛보다 빠르게 움직이는 물질은 있을 수 없고 결국 우리에게 도달하는 빛들은 제한적이게 된다.
[3] 우리의 눈은 가시광선에 속하는 빛의 일부만 색으로 볼 수가 있는데 이는 사물이 색을 가지고 있는 것이 아니라 빛이 색을 만드는 것을 의미한다. 즉, 사물은 빛을 흡수하거나 반사하는 정도에 따라서 특정한 색으로 나타난다. 예를 들어 석양이 붉게 보이는 것은 파장이 짧은 파란색은 흡수하고 파장이 긴 붉은 색을 반사시켰기 때문이다. 해가 질 때면 대기권을 통과하는 경로가 길어져서 파장이 짧은 파란색이 대기층에 흡수되고 파장이 긴 붉은 색이 많이 반사되기 때문이다. 즉 색을 보는 것은 그 사물 자체의 색을 보는 것이 아니라 그 사물이 반사하는 빛의 파장을 보는 것과 같다.
【심화】도플러 효과에 의한 적색편이
우주가 팽창하는 증거로 제시되는 것 중의 하나가 바로 빛의 적색편이 현상 이다. 도플러효과는 다가오는 기차의 소리는 크고 높게 들리고 멀어지는 기차의 소리는 작고 낮게 들리는 현상과 관계된 것으로 다가오는 기차에서 나오는 소리는 파장이 짧아져서 실제보다 높은 음이 들리고 멀어지는 기차에서 나오는 소리는 파장이 길어지면서 실제보다 낮은 음이 들립니다. 소리만이 아니라 빛에 대해서도 비슷하게 적용됩니다. 빛은 파장이 짧으면 파란색을 파장이 길면 적색을 띄게 되는데 관측을 통해 멀리 떨어져 있는 별들의 빛이 적색을 띈다는 것을 알았다. 즉 이는 멀리 있는 별들의 파장이 길다는 것이고 이는 멀리 있는 별들이 더 빠른 속도로 우리와 멀어지고 있다는 것을 뜻하는 것이다. 파장이 긴 빛들은 적외선이나 전파 등으로 바뀌게 되는데 이는 아주 먼 우주로부터 온 빛은 지구까지 온다 해도 가시광선이 아닌
다른 형태의 빛으로 전해지기 때문에 밤하늘을 밝게 할 수 없게 된다. 인간이 인지할 수 있는 빛은 가시광선의 형태뿐이기 때문이다.
빛의 파장 짧다 |
빛의 파장 길다 |
파란색 계열 |
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감마선, 엑스선, 자외선 |
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