계절의 변화는 지구가 태양 주위를 타원 모양의 궤도로 돌기 때문에 생긴다.
지구가 1년에 한 바퀴씩 태양을 공전하는 동안 그 위치에 따라 태양으로부터 받는 열량에 차이가 나기 때문이다.
겨울은 태양으로부터 열을 적게 받는 시기여서 춥다.
추위와 관련된 재미있는 과학 이야기들을 알아보자.
◆남극과 북극 중 어디가 더 추울까
지구에서 가장 추운 곳으로는 남극과 북극을 꼽을 수 있다. 지구가 공 모양으로 돼 있기 때문에 이들 극지방은 다른 지역에 비해 햇빛을 비스듬하게 받아 더 춥다. 그러면 남극과 북극 중 어느 곳이 더 추울까. 정답부터 말하면 남극이다.
북극지방의 평균 기온은 영하 35~40도 정도 된다. 반면 남극지방의 평균 기온은 영하 55도에 달한다. 남극에서는 1968년 8월24일 보스토크 기지에서 무려 영하 88.3도라는 온도가 기록되기도 했다.
남극이 북극보다 추운 이유는 지형적인 특성 때문이다. 남극은 하나의 대륙으로 이뤄져 있어 열을 쉽게 방출하는 데다 빙하로 뒤덮여 있어 태양열을 90% 가까이 반사시킨다. 또한 남극의 겨울에는 강한 바람이 일어 주변으로부터 흘러들어오는 열을 막아버린다.
반면 북극은 남극과 달리 대부분 바다로 이뤄져 있기 때문에 상대적으로 열을 오래 잡아둔다. 육지에서보다 바다에서 열이 쉽게 빠져나가지 못하기 때문이다. 게다가 아래쪽 대서양에서 북극해로 흘러들어오는 난류도 북극의 추위를 어느 정도 막아준다.
◆보온병은 열 지킴이
추운날 야외에 나갈 때 보온병을 들고 가면 꽤 오랫 동안 따뜻한 물을 마실 수 있다. 강물은 꽁꽁 어는데 보온병 안의 물은 여전히 김을 모락모락 피운다. 보온병은 열의 이동을 차단해 이처럼 물을 따뜻하게 유지해 준다. 안쪽의 열은 바깥쪽으로 나가지 못하게 하고 바깥의 열은 안으로 들어오지 못하게 하는 것이다.
따뜻했던 물이 차가워지는 것은 열이 이동했기 때문이다. 이런 열의 이동(전달) 방법에는 전도,대류,복사 등 세 가지가 있다. 전도와 대류는 중간 매개체 역할을 하는 어떤 물질을 통해 열이 전달되는 것이고 복사는 중간 매개체 없이도 열이 전달되는 현상이다.
보온병은 보통 두 겹으로 돼 있다. 두 겹의 벽과 벽 사이는 진공 상태다. 진공이기 때문에 열을 전달할 수 있는 매개 물질이 없다. 따라서 열의 전도와 대류가 잘 일어나지 않아 열이 쉽게 빠져나가지 않는다. 마개 역시 플라스틱 같은 물질로 돼 있어 열을 잘 전달하지 않는다.
그리고 보온병의 이중 벽 안팎에는 은과 같은 물질이 도금돼 있어 복사 현상으로 인한 열의 이동을 차단해 준다. 이중 벽 사이의 진공상태에서도 열은 복사파 형태로 이동하게 되는데,도금된 물질이 복사열을 반사시켜 통과하지 못하도록 해주기 때문이다.
◆골칫거리 정전기
여름에는 그렇지 않은데 가을이나 겨울이 되면 옷을 벗기만 해도 찌릿해지면서 정전기가 발생한다. 유독 겨울에 심한 것은 공기 중의 수분과 관련이 있다.
섬유나 쇳조각 같은 물질이 스치게 되면 정전기가 만들어지는데 여름같이 습도가 높은 때에는 이런 정전기가 쉽게 공기 속 수분 속으로 흘러가 버린다. 그런데 습도가 아주 낮은 겨울에는 정전기가 공기로 잘 방전되지 않고 모여 있다가 어느 순간 방출된다.
장원락 한국경제신문 과학기술부 기자 wrjang@hankyung.com
지구가 1년에 한 바퀴씩 태양을 공전하는 동안 그 위치에 따라 태양으로부터 받는 열량에 차이가 나기 때문이다.
겨울은 태양으로부터 열을 적게 받는 시기여서 춥다.
추위와 관련된 재미있는 과학 이야기들을 알아보자.
◆남극과 북극 중 어디가 더 추울까
지구에서 가장 추운 곳으로는 남극과 북극을 꼽을 수 있다. 지구가 공 모양으로 돼 있기 때문에 이들 극지방은 다른 지역에 비해 햇빛을 비스듬하게 받아 더 춥다. 그러면 남극과 북극 중 어느 곳이 더 추울까. 정답부터 말하면 남극이다.
북극지방의 평균 기온은 영하 35~40도 정도 된다. 반면 남극지방의 평균 기온은 영하 55도에 달한다. 남극에서는 1968년 8월24일 보스토크 기지에서 무려 영하 88.3도라는 온도가 기록되기도 했다.
남극이 북극보다 추운 이유는 지형적인 특성 때문이다. 남극은 하나의 대륙으로 이뤄져 있어 열을 쉽게 방출하는 데다 빙하로 뒤덮여 있어 태양열을 90% 가까이 반사시킨다. 또한 남극의 겨울에는 강한 바람이 일어 주변으로부터 흘러들어오는 열을 막아버린다.
반면 북극은 남극과 달리 대부분 바다로 이뤄져 있기 때문에 상대적으로 열을 오래 잡아둔다. 육지에서보다 바다에서 열이 쉽게 빠져나가지 못하기 때문이다. 게다가 아래쪽 대서양에서 북극해로 흘러들어오는 난류도 북극의 추위를 어느 정도 막아준다.
◆보온병은 열 지킴이
추운날 야외에 나갈 때 보온병을 들고 가면 꽤 오랫 동안 따뜻한 물을 마실 수 있다. 강물은 꽁꽁 어는데 보온병 안의 물은 여전히 김을 모락모락 피운다. 보온병은 열의 이동을 차단해 이처럼 물을 따뜻하게 유지해 준다. 안쪽의 열은 바깥쪽으로 나가지 못하게 하고 바깥의 열은 안으로 들어오지 못하게 하는 것이다.
따뜻했던 물이 차가워지는 것은 열이 이동했기 때문이다. 이런 열의 이동(전달) 방법에는 전도,대류,복사 등 세 가지가 있다. 전도와 대류는 중간 매개체 역할을 하는 어떤 물질을 통해 열이 전달되는 것이고 복사는 중간 매개체 없이도 열이 전달되는 현상이다.
보온병은 보통 두 겹으로 돼 있다. 두 겹의 벽과 벽 사이는 진공 상태다. 진공이기 때문에 열을 전달할 수 있는 매개 물질이 없다. 따라서 열의 전도와 대류가 잘 일어나지 않아 열이 쉽게 빠져나가지 않는다. 마개 역시 플라스틱 같은 물질로 돼 있어 열을 잘 전달하지 않는다.
그리고 보온병의 이중 벽 안팎에는 은과 같은 물질이 도금돼 있어 복사 현상으로 인한 열의 이동을 차단해 준다. 이중 벽 사이의 진공상태에서도 열은 복사파 형태로 이동하게 되는데,도금된 물질이 복사열을 반사시켜 통과하지 못하도록 해주기 때문이다.
◆골칫거리 정전기
여름에는 그렇지 않은데 가을이나 겨울이 되면 옷을 벗기만 해도 찌릿해지면서 정전기가 발생한다. 유독 겨울에 심한 것은 공기 중의 수분과 관련이 있다.
섬유나 쇳조각 같은 물질이 스치게 되면 정전기가 만들어지는데 여름같이 습도가 높은 때에는 이런 정전기가 쉽게 공기 속 수분 속으로 흘러가 버린다. 그런데 습도가 아주 낮은 겨울에는 정전기가 공기로 잘 방전되지 않고 모여 있다가 어느 순간 방출된다.
장원락 한국경제신문 과학기술부 기자 wrjang@hankyung.com
