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지구/천문
적색편이는 가시광선을 포함한 모든 전자기파에서 일어나나요? 그러면 먼 우주에서 온 별빛이 적외선 등의 형태로 관측될 수도 있나요?
네, 적색편이는 모든 전자기파에서 일어나는 현상입니다. 따라서 천체의 빛이 적외선의 형태로 관측되기도 하며 이를 이라고 합니다.
천문학이란 무엇인가요?
위키백과에 따르면 “별이나 행성, 혜성, 은하와 같은 천체와, 지구 대기의 바깥쪽으로부터 비롯된 현상(예를 들면, 우주 마이크로파 배경)을 연구하는 자연과학의 한 분야이다. 우주의 시작 및 진화, 천체의 운동, 물리, 화학, 기상, 진화 등을 그 연구 대상으로 한다.” 이것이 천문학에 대한 거의 정확한 표현인 것 같고 요약자면 지구 밖 우주의 모든 천체와 현상을 연구하는 학문으로 생각할 수 있겠습니다.
지구는 왜 자전하나요?
현재 지구 자전의 원인을 설명하는 가장 대표적인 가설은 ‘태양계성운원반모형’(Solar Nebular Disk Model)입니다. 기체와 먼지로 이루어진 회전하는 납작한 원반에서 지구와 다른 행성이 탄생했다는 가설입니다. 원래 회전하던 구름에서(이것을 전문적 용어로 각운동량이 있다고 말합니다) 입자들이 모여 지구와 같은 행성이 만들어졌기 때문에 태양을 비롯한 모든 행성의 공전과 자전 방향이 같다는 거죠. (물론 금성과 같은 예외가 있습니다.) 이 가설은 현재 별과 행성이 탄생되고 있는 곳을 직접 관측해서 보다 많은 증거가 쌓여가고 있지만 아직 해결되지 않은 문제가 많습니다. 전반적인 내용을 알고 싶으면 위키백과에서 ‘성운설’을 검색해 보세요.
공기중 이산화탄소를 제거하기 위해 이산화탄소와 반응하는 어떤 기체물질을 공기중에 놓고 많은 압력과 열을 가해 이산화탄소를 고체나 액체물질로 전환시키는것을 할수 있나요>>
네, 현재 CCS기술(Carbon Capture and Storage; 이산화탄소 포집 및 저장)이라고 해서 이미 사용되고 있습니다. 이산화탄소를 걸러내어 압축해서 액화시키고 이를 지하에 매설하는 방법입니다. 구글에서 ‘이산화탄소 포집 및 저장’을 검색해 보세요.
SDO 관측위성이 촬영한 AIA 태양사진 자료를 보았는데, 파장영역대의 필터에 따라 태양의 색이 달라지는 것을 볼 수가 있었습니다. 관측한 파장영역대와, 관측된 태양의 온도의 상관관계를 알고 싶어 질문합니다.
태양에서 나오는 빛에는 다양한 파장의 빛이 섞여 있습니다. 태양의 표면의 온도가 6000도라면 거기에서 나오는 빛에도 다양한 파장의 빛이 섞여 있고, 태양 표면 안쪽에서부터 나오는 빛은 6000도가 넘는데 거기에도 다양한 파장의 빛이 섞여 있습니다. 단 온도가 높아질수록 에너지가 높은 짧은 파장대의 빛이 차지하는 비율이 커집니다. 따라서 필터로 특정한 파장의 빛을 본다고 해도 그것은 태양의 어떤 특정한 온도에서 나온 빛이 아닙니다. 중요한 것은 그 파장대의 빛이 차지하는 비율입니다. 현재 태양에서 나오는 빛은 우리가 눈으로 볼 수 있는 가시광선대의 빛이 가장 많은 비율을 차지하는 것이지 다른 파장의 빛이 없는 것이 아닌 것과 마찬가지이죠.
마이페이지 Q질문내역에 안나와서 다시 질문드립니다..ㅜㅜ(질문 3번 추가했습니다!)

우주배경복사 관련 질문입니다.
1.우주배경복사(현재마이크로파)의 파장이 길어지는 이유는 무엇인가요?(도플러효과 영향도 있겠지만 다른 이유가 궁금합니다.)

2.그렇다면 현재 우주 전체에 퍼져있는 우주배경복사의 에너지는 보존이 되지 않는것 아닌가요?
(구글에서 찾아보니 '광자의 사라지는 에너지(내부에너지감소)가 공간을 확장시키는 에너지로 쓰인다(외부로의일)'고 볼 수 있다는 내용도 봤는데, 이해가 가질 않습니다. 공간을 확장된다라는것을 일로 얘기한다라..자유팽창인지도 모르겠고. 공간이 없다는게 상상이 안되니깐요.)

3.빅뱅이 모든 질량이 모여있는 점에서 출발했다면, 그것으로 공간이 팽창한다면 에너지로 공간이 생겨난다고도 생각할수 있을것도 같습니다.. 루디님의 생각을 듣고 싶습니다.
안녕하세요? 루디입니다. 답변이 늦어서 죄송합니다.
1. 파장이 길어지는 이유는 적색편이라고 부르는 도플러효과 때문입니다. 다른 이유는 없습니다. 우주배경복사는 우주가 팽창하면서 138억 년을 날아온 빛이라 극단적으로 파장이 길어진 경우입니다.
2. 에너지보존법칙은 전 우주에 적용되는 법칙입니다. 팽창으로 인해(마치 단열팽창처럼) 우주의 온도가 전체적으로 낮아지는 것이지 우주 전체 에너지가 공간을 확장시키는 일로 사라진 것은 아닙니다.
3. 앞 질문에 대한 대답에서도 얘기했지만 에너지로 공간이 생겨난다고 말할 수는 없습니다. 아직까지의 과학으로는 우주 전체의 에너지는 보존되어야 하기 때문입니다. 공간을 팽창시키기 위해 에너지를 사용한다고 말할 수 없는 것이죠. 공간을 팽창시키는 힘이나 에너지라는 말도 사실 부정확한 표현입니다. 왜냐하면 힘이나 에너지는 우리의 우주 공간 내에서만 성립하는 개념이기 때문입니다. 아직 우리는 공간 자체가 왜 팽창하는지 또 어떻게 팽창하는 건지 모르고 있습니다. 다만 암흑에너지가 중요한 역할을 하고 있으리라 추측할 뿐입니다.
물은 끝없이 순환하니까 내가 마실물은 평생유지되는 건가요?
물이 끝없이 순환되는 것은 맞습니다. 하지만 일정량이 계속 순환된다고 할 수는 없습니다. 빙하기가 와서 많은 양의 물(담수)이 얼음의 형태로 존재한다면 순환되는 물의 양은 줄어들겠죠? 현재는 간빙기의 시대고 또한 지구온난화를 걱정해야 하는 상황이니 당분간 빙하기는 고려하지 않아도 될 것 같습니다. 마실 수 있는 물이라는 관점에서는 오히려 기후나 지역적 차이, 수질이 중요해집니다. 지구온난화에 의한 전세계적인 기후변화로 가뭄과 홍수가 빈발하고 있고 지역마다 과거와는 다른 기후양상이 나타나는 곳이 많아지면서 물부족 현상이 심각해질 수 있습니다. 또한 산업화에 따는 수질오염으로 마실 물이 부족해지는 현상이 발생할 수도 있습니다. 따라서 전 지구적인 차원에서(그리고 인간이 마시는 물이라는 관점에서) 물부족의 문제는 절대량의 문제라기보다는 분배의 문제라고 보아야 합니다. 수자원을 적절하고 효율적으로 개발하고 관리하는 것이 중요한 이유죠.
도시의 새벽공기가 해롭다는데 정말 그런지와 그렇다면 이유가 뭔지요?
대기의 역전층 현상이 생길때 특히 그렇습니다. 아시겠지만 원래 대기는 아래 쪽이 온도가 높고 위쪽이 낮습니다. 뜨거워진 땅의 복사열이 위쪽까지는 잘 닿지 않기 때문이지요. 이로 인해 찬 공기는 밀도가 높아서 아래쪽으로 내려오고 더운 공기는 밀도가 낮아서 위쪽으로 올라가는 대류현상이 발생합니다. 쉽게 말해 공기가 섞이는 것이지요. 지구 7강 미세먼지 강연 때도 얘기가 나왔지만 바람이 불어 공기가 잘 섞이는 날씨에는 미세먼지의 위험이 현저하게 줄어듭니다. 그런데 날씨가 추워지고 특히 일교차가 클 때는 밤사이에 현저하게 떨어지는 온도 때문에 땅의 온도도 내려가고 따라서 아래쪽의 공기가 급격히 차가워지는 현상이 발생하게 됩니다. 아래쪽이 위쪽보다 온도가 낮아지는 역전층 현상이 발생하는 것입니다. 이럴 때 대기는 대류현상이 일어나지 앉아 서로 섞이지 않게 되고 따라서 도시의 새벽공기는 많은 매연과 미세먼지를 함유하게 됩니다. 도시에서 가을이나 초겨울 새벽에 밖에 나가면 차갑고 신선한 공기가 느껴질지 모르지만 그것은 기분 뿐이고 사실 공기의 질이 좋지 않은 경우가 많습니다. 가을에서 봄까지 역전층 현상이 발생할 수 있는 날씨에는 새벽 운동을 조심하는 편이 좋을 것 같습니다.
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