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과학

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..
화산 분화는 예지가 가능할까? 화산 분화를 실제로 미리 알 수 있을까? 화산 주변에 많은 사람이 사는 일본에서는 화산 분화 예지가 중요한 과제의 하나이다. 고문서에도 분화 전에 명동이 있었다는 기록이 남아 있는 것으로 보아 화산 인근 주민들의 경험을 바탕으로 특이한 자연 현상과 분화를 연관시켰음을 알 수 있다. 이것도 일종의 경험적인 분화 예지라고 생각할 수 있다. 현재는 정밀한 관측 기기에 의한 화산 관측을 통하여 분화 전에 발생하는 이상 현상을 정밀하게 파악할 수 있다. 그러면 분화 예지에 필요한 정보는 무엇일까? 일반적으로 분화 예지는 분화의 시기, 장소, 규모, 양식, 추이 등 다섯 항목의 파악을 가리킨다. 여기에서 어느 정도 관측이 진행되고 있는 화산을 들어 분화 예지에 필요한 다섯 항목을 간단히 검토해 보자. 1) 분화시기..
화산 분화의 종류와 프로세스 화산 분화는 어떤 현상일까? 화산 분화는 지하에서 올라온 마그마에 기인하며, 화구로부터 지하의 물질이 급격하게 분출하는 현상이다. 마그마는 비휘발성 물질과 휘발성 물질로 이루어져 있으며, 뷔휘발성 물질은 식으면 암석으로 변한다. 마그마에 포함된 휘발성 물질을 화산 가스라고 부르는데, 화산 가스란 도대체 어떤 것일까? 화산 지대에는 유황 특유의 냄새가 난다. 이 냄새는 화산 가스에 포함된 황화수소나 이산화황에 의한 것으로 그 양은 미미하다. 화산 가스는 수증기가 전체의 95%를 차지하고 있다. 마그마가 지표에 접근함에 따라 마그마 안의 가스는 분리되어 발포 현상이 일어난다. 더욱이 좁은 화도를 통과하여 화구에 다다르면 급격한 압력 감소로 단열 팽창이 일어나 단숨에 체적이 증가한다. 따라서 휘발성 물질이 많..
지구 형성의 역사를 탐구하다 태양계 탄생으로부터 46억 년 동안 지구는 그 내부도 포함하여 점차 현재의 모습과 크기로 진화하였다. 최근의 지질학과 지진학에 의한 지구 진화 모델은 다음과 같다. 지구가 탄생했을 무렵 그 내부에는 대량의 열이 가두어져 있었다. 열은 시간과 함께 주변 우주 공간으로 방출되며 지구는 점차 식어갔다. 장기간에 걸친 냉각 과정에서 연속적이 아니라 단속적으로 대량의 열을 외부로 방출하는 사건이 지구 역사상 수차례 있었다. 열의 방출 과정에서 지구 내부 구조의 변화와 판이나 플룸 등의 현저한 움직임이 동반되었다. 전 세계 조산대의 형성 연대와 판의 침강에 따른 부가체의 형성 연대 등으로 부터 지구 내부 열의 단속적인 방출이 27억 년 전, 19억 년 전 그리고 7~8억 년 전에 일어났음을 알 수 있다. 지구 역사..
지오이드란? 지구를 나타내는 모델로서 지구 타원체가 있지만, 실제로 지구 표면에는 산과 골짜기가 발달하여 상당한 요철이 있다. 이런 모습을 나타내는 모델을 지오이드라고 부른다. 지구의 모습은 구체를 시작으로 타원체, 삼축 타원체 등 여러 모델이 제시되었다. 그러나 어느 모델도 지구 표면의 요철은 고려하지 않으며, 오직 지구 반경의 차이와 편평도가 논의의 대상이었다. 지구의 요철을 고려한다면 지구 중력을 생각하는 것이 된다. '질량을 가진 두 물질 사이에는 서로 끌어당기는 인력이 작용한다'는 사실은 뉴턴에 의해 발견되었다. 유명한 만유인력의 법칙이다. 지구에도 이런 인력이 있다. 지구는 우주 공간에서 팽이와 같이 고속으로 회전하고 있다. 회전하는 물질에는 원심력이 작용한다. 원심력은 회전 반경에 비례한다. 따라서 원심..
마그마와 용암은 어떻게 다를까? 화산 분화 뉴스에서 마그마와 용암이라는 용어를 듣게 되는데, 마그마와 용암은 어떻게 다를까? 지구는 고체 암석으로 이루어져 있지만, 맨틀 상부에 부분적으로 존재하는 마그마와 외핵의 구성 물질은 용융 상태에 있다. 지하 심부에 있는 마그마가 상승하여 지표로 분출하는 현상이 분화이다. 분화에 의해 점성 유체 상태로 지표로 분출한 마그마를 용암이라고 부른다. 마그마는 맨틀 상부에서 열을 받아 암석이 부분적으로 녹아 만들어지는 것으로 생각된다. 마그마의 열원으로는 판의 침강에 의한 마찰열과 방사성 에너지를 추정하고 있다. 그러면 왜 마그마는 상승하는 것일까? 용융 상태가 된 마그마는 이동하기 쉽고 주위 암석보다 밀도가 작기 때문에 부력으로 상승하기 시작한다. 마그마가 지표로부터 수 킬로미터 깊이까지 상승하면 주..
지진에 의해 흔들리는 순간에 살아남기? 지진이 일어나 한창 흔들리는 중이면 우리들은 어떻게 해야 할까? 집과 학교 교실에 있을 때, 상점가에서 물건을 사고 있을 때, 전철은 타고 있을 때, 여행하고 있을 때, 등 지진을 겪는 상황은 다양하다. 평소 어떤 때에 지진을 겪을지 그 확률을 근거로 지진에서 살아남는 방법을 생각해 두는 것이 개인이 할 수 있는 지진 대책의 기본이다. 가정에서는 가구가 쓰러지는 것을 막고 선반에서 떨어지는 물건이 없도록 하는 등 평소부터 주의를 해 두어야 한다. 지진으로 인한 진동을 느꼈다면 탁자 밑으로 숨게 되는데, 반드시 옥외로 피난할 필요는 없다. 옥외로 나갈 때는 기와 등의 낙하물에 주의해야 한다. 단독 주택의 2층에 있을 때는 황급하게 1층으로 내려갈 필요는 없다. 오히려 1층 쪽이 더 많이 부서진다. 공동 주..
마그마란? 화산이 분화하면 화구로부터 용암과 가스가 분출한다. 이 가운데 용암처럼 고온의 액체 상태로 화구에서 방출된 후 식어 암석으로 변하는 것이 있다. 이런 분출물은 지하 심부에서 새롭게 공급된 것으로 이들을 총칭하여 마그마라고 부른다. 지표에는 화구가 있고 지하에는 마그마가 모여 있는 마그마 방이라고 부르는 장소가 있는 것으로 생각된다. 그리고 마그마 방과 지표의 화구를 연결하고 있는 것이 화도라고 부르는 마그마의 통로이다. 하나의 화산에 여러 개의 화구가 있듯이 마그마 방도 하나만 존재하는 것이 아니라 여러 개 있는 것으로 생각된다. 화산 밑에는 지하 심부로부터 공급된 마그마가 모여 있는 근원 마그마 방이 있으며, 근원 마그마 방으로부터 더 얕은 지각 안의 다른 마그마 방으로 마그마가 공급된다. 분화는 근원..

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