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과학/기상학

번개 발생 원리는? (2) 번개는 뇌우 때에만 발생하나? 번개는 거의 항상 뇌우와 관련되어 있다. 하지만 폭풍 현상 없이 관측되는 몇 가지 예외적인 경우도 있다. 예를 들면 일부 화산 분출을 통해 연기 기둥을 발생시킬 수 있는데, 이 과정에서 번개를 일으키는 전류가 만들어질 수 있다. 더욱 예외적인 경우로, 거센 산불로 생긴 연기가 이러한 현상과 유사하게 번개를 생성할 수도 있다. 번개는 반드시 강우 현상을 동반하는가? 번개가 발생하려면 폭풍이 동반되어야 하지만, 번개가 치는 동일한 위치에서 반드시 강우 현상이 있는 것은 아니다. 번개 현상은 비가 내리는 지점으로부터 16km까지 떨어져 나타날 수 있고, 비가 내린 후 10분이 지나 번개 현상이 발생할 수도 있다. 번개에 맞을 확률은? 일생 동안 한 번이라도 번개 피해를 받을 확률..
핵겨울이란? 핵겨울이란? 1980년대 초 과학자인 리처드 투르코와 칼 세이건은 핵전쟁이 가져올 수 있는 여파에 대해 전 세계에 알리고자 노력했다. 1983년 세이건은 유명한 책인 '핵겨울'을 출간하였다. 당시 대부분의 사람들은 1950년대부터 지속된 미국과 소련 간의 핵무기 경쟁을 우려했으나, 전 지구상의 대도시들이 원자와 수소 폭탄에 의해 사라질 수 있다는 생각은 미처 하지 못하고 있었다. 세이건과 투르코는 당시 존재했던 5만 개의 핵탄두가 모두 터지지 않아도 태양 복사 에너지를 막을 정도의 먼지량이 배출될 수 있음을 보여 주었다. 방사성 낙진으로 이루어진 구름은 성층권까지 상승하여 수개월 동안 지구 상을 순환할 것이다. 이로 인해 인공적인 겨울이 도래하여 작물 수확량이 급감하고 사람들은 전 지구적인 기근에 시달릴..
무지개란? 무지개란? 무지개는 태양빛에 존재하는 화려한 띠로, 대기 중 수분 입자가 태양빛을 반사할 때 생겨난다. 태양 광선이 물방울 내로 진입하면, 서로 다른 색을 지닌 태양광의 상이한 파장 에너지가 파장대 별로 회절되면서 연속된 색상을 발현한다. 무지개를 관찰하기 위해서는 태양을 등지고 서야 하며, 설명한 대기 중 물방울은 관찰자의 앞쪽에 존재해야 한다. 태양 고도각은 지평선으로부터 42º 이하일 경우 빛이 적절하게 반사되어 무지개 관찰에 좋은 각도를 이룬다. 태양 광선이 물방울에 진입하면서 회절되고, 빗방울 안쪽에서 반사된 이후 물방울을 빠져나가면서 재차 회절된다. 무지개 색상 순서는? 무지개색은 태양광 스펙트럼으로부터 나오는 것이며, 적색, 주황색, 황색, 녹색, 청색, 남색, 자주색의 순서로 보인다. 여기..
하늘이 파란 이유는? 하늘이 파란 이유는? 이 질문은 아주 단순하지만 오랜 세대에 걸쳐 호기심 많은 아이들의 부모들을 당황하게 만들었다. 이에 대한 답은 간단치가 않다. 지구 대기는 기체, 물, 고체 입자들의 산란으로 구성되어 있다. 태양으로부터의 빛이 대기를 통과하면서 대부분의 태양광은 대기를 투과하지만, 일부는 레일리 산란이라고 불리는 현상으로 대기 중에 흩어진다. 파장이 짧은 광선일수록 기체 분자에 쉽게 흡수된 후 상이한 각도로 재방출된다. 파란색 빛은 이와 같은 과정을 통해 산란되는데, 청색광은 사람의 눈이 식별할 수 있는 가장 짧은 파장의 빛 에너지에 해당한다. 지평선에 가까워질수록 빛은 더 두터운 대기층을 통과하여 사람의 눈에 도달하므로 파란빛의 양은 점차 줄어들게 된다. 이와 같은 이유로 관찰자의 위쪽에 보이는 ..
번개 발생의 원리는? (1) 번개 발생의 원리는? 번개의 짜임새와 구조는 매우 복잡하다. 당연한 이야기이지만, 번개가 생기려면 전기원이 있어야 하는데 뇌우가 바로 그것이다. 뇌우는 축전기 역할을 하는 구름을 머금고 있다. 구름의 상부는 양전하를, 그리고 뇌우는 음전하를 띤다. 과학자들은 이러한 전기를 띠는 대전 현상을 구름이 온도 차이로 서로 충돌하면서 구름 속 입자와 전자가 상호 교환되는 결과로 생각하고 있지만, 명확한 메커니즘에 대해서는 아직 논란이 있다. 양전하를 띤 구름 상부와 음전하를 띤 하부 간의 차이가 커지면서 전기장이 형성된다. 구름 속에서 전기적 부하가 생성되면, 바로 아래쪽 지상의 물체는 물론 지표면에도 영향을 미치게 된다. 구름 하부의 음 전기장은 지표의 음전하를 밀쳐 내기 때문에 폭풍이 지나는 지표에 양전하를 ..
구름이란? 구름이란? 구름은 공기 중에 떠 있는 수많은 물방울과 작은 얼음 알갱이가 모여서 우리의 눈에 보이는 것이다. 이 물방울과 얼음 알갱이들은 먼지나 화분, 화산재, 무기질 조각 또는 유기 물질이나 무기 물질의 미세한 입자들로 이루어진 응결핵 주위에 응결된 것이다. 구름이 만들어지려면 공기가 수증기로 포화하는 온도인 이슬점 온도까지 기온이 내려가야 한다. 즉 공기의 습도가 100%가 되어야 한다. 구름 방울은 그 지름이 단지 수 마이크로미터에 지나지 않아, 한 방울의 빗방울이 되기 위해서는 100만 방울가량의 구름 방울들이 뭉쳐야 한다. 구름은 왜 떠다니나? 구름 속의 작은 물방울들도 지구 중력의 영향을 받기 때문에 실제로는 땅으로 떨어진다. 하지만 이 물방울의 질량이 너무 작아 아주 미약한 중력만이 작용하기..