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과학 기타
블랙홀, 중력장 세기가 빛의 속도보다 큰 것
질량을 가진 모든 물체는 중력장을 만들어 낸다. 이 중력장의 세기를 나타내는 양으로 그 물체 표면으로부터의 '탈출 속도'가 있다. 그 물체의 중력장으로부터 벗어나려면 '탈출 속도'보다 빨라야 한다. 천문학에서 말하는 '블랙홀'이란 무엇일까. 중력장의 세기(탈출속도)가 빛의 속도보다 큰 것을 말한다. 이 세상에서 가장 빨리 움직이는 빛조차 블랙홀에서는 빠져나가지 못한다는 얘기다. 진화 단계를 거친 아주 큰 질량의 별은 끝없이 수축하는 단계에 이른다. 수축하는 별 중심부는 그 질량에 따라 중성자 별이 되기도 하고 블랙홀이 되기도 한다. 궁극적으로 물질들은 이런 블랙홀로 빨려들지만 그 직전까지 엄청난 에너지를 내놓기 때문에 블랙홀 주변은 아주 밝다. 블랙홀에서는 빛이 새어 나오지 않기 때문에 우리는 직접 블랙홀을 볼 수 없다. 그러나 블랙홀에서는 빛보다 빠른 X선이나 자외선이 나오기 때문에 이를 포착해 블랙홀의 존재를 알 수 있다. 특히 은하의 가운데에는 아주 무거운 블랙홀이 있는 것으로 여기고 있다. 이런 블랙홀의 존재는 그 주변에 있는 별이나 가스의 운동을 통해 알아낼 수 있다. 블랙홀 주변에서는 별들이 아주 빨리 움직이기 때문이다. 블랙홀 가까이에 있는 물체에서는 모든 일이 밖에서 보았을 때보다 천천히 진행되는 것처럼 보인다. 만약 우주 비행사가 블랙홀 근처에 접근했다가 돌아왔다면 다른 사람들이 자신보다 훨씬 늙어 있음을 발견하게 될 것이다.
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과학 기타
우주는 몇살이까 .. 200억살? 130억살?
나무의 나이는 그 나이테를 보면 알 수 있다. 화석으로 남은 오래 전 생물체의 나이는 탄소 동위원소를 측정하면 알 수 있다. 그러면 우주의 나이는 어떤 방법으로 알아낼 수 있을까. 허블 우주망원경은 우주를 살펴보는 대표적인 관측 장비다. 허블 망원경으로 본 우주에는 도대체 무엇이 있을까. 재미있는 우주 이야기를 알아보자. ◆우주의 나이 19세기 말에 이르러 사진,망원경,방사능 물질 등에 대한 지식이 쌓여가면서 우리가 보는 밤하늘의 수많은 별이 실제로는 우리 태양계 밖에 있다는 사실과 빛의 속도가 무한히 빠른 것이 아니라는 게 밝혀졌다. 이런 사실들을 토대로 과학자들은 처음으로 우주의 나이가 적어도 1000만년은 넘을 것이라는 계산을 해냈다. 우주의 나이가 실제 과학적 관심사로 떠오른 것은 1920년대 들어 허블이라는 미국 천문학자에 의해 '우주는 정지된 상태로 존재하는 것이 아니며 팽창하고 있다'는 놀라운 사실이 발견된 뒤부터였다. 이전까지 우주는 영원히 변하지 않은 상태 그대로 존재하고 있다는 것이 많은 과학자들의 생각이었다. 허블은 다른 은하계에서 온 빛과 실험실의 빛을 비교한 결과 빛의 파장에 차이가 나는 것을 발견했다. 이를 과학적으로 해석하면 그 외부 은하계가 우리 은하계와 점점 멀어지고 있다는 것을 의미한다. 허블은 다른 은하계가 우리 은하계로부터 멀어져 가는 속도는 은하 사이의 거리에 비례한다는 것을 알아냈다. 이 비례상수가 바로 유명한 '허블 팽창계수'다. 이런 현상은 고무 풍선에 그려 놓은 두 점이 풍선의 팽창과 함께 서로 멀어지는 것을 생각하면 쉽게 이해된다. 풍선을 우주로,두 점을 각각 은하계라고 하면 우주의 팽창으
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과학 기타
남극이 북극보다 추운 이유는?
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 따뜻하
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과학 기타
냉장고는 어떻게 추운상태 유지하나
냉장고를 켜두면 냉장고 안은 항상 추운 상태를 유지한다. 냉장고 안에 무엇이 들어있길래 차가운 걸까. 냉장고의 기본 원리는 우리가 쉽게 찾아볼 수 있다. 여름철 도로나 마당에 물을 뿌리면 순간적으로 시원해지는 것과 같은 원리다. 물이 증발하면서 주변의 열을 흡수해 가기 때문이다. 냉장고도 마찬가지다. 냉장고 안에는 구불구불한 관이 있는데 그 속에는 냉매라는 액체가 들어있다. 주로 프레온이라는 물질이 냉매로 많이 쓰인다. 액체상태의 냉매가 냉장고 안을 돌아다니며 열을 흡수하면 냉장고 온도가 내려간다. 열을 받은 냉매는 기체로 됐다가 다시 열을 내놓고 액체로 변한 후 다시 냉장고 속을 돌아다닌다. 기체 상태의 냉매가 액체로 변하면서 내는 열은 송풍기를 통해 밖으로 뿜어져 나온다. 냉장고 뒷쪽에 후끈후끈한 열이 새어나오는 것은 바로 이 때문이다. 에어컨도 비슷한 원리다. 액체 상태의 냉매가 증발하면서 주위의 열을 빼앗으면 송풍기가 돌아 찬바람을 나오게 하는 것이다. 기체가 된 냉매는 집 밖에 설치된 실외기에서 액체로 만들어지는데 이 경우 외부로 더운 바람을 배출하게 된다. 에어컨을 설치한 건물을 지날 때 느끼는 더운 바람이 바로 이것이다.
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과학 기타
감기-다양한 원인, 독감-인플루엔자 바이러스
겨울철에는 독감을 주의해야 한다. 독감은 일반적인 감기와는 달리 꽤 심각한 증상을 일으키고,심하면 환자를 죽음으로 몰고갈 수도 있기 때문이다. 독감은 '인플루엔자'라고 하는 독특한 바이러스에 의해 생기는 병을 말한다. 반면 감기는 여러 종류의 바이러스나 세균의 감염,추위와 먼지 등의 자극,체온의 불균형,알레르기 물질 등에 의해 발병되는 호흡기 질환의 총칭이다. ◆독감과 감기 일반적인 감기는 보통 경미한 증상을 보이는 데다가 다양한 원인으로 발병하기 때문에 미리 막을 수 있는 백신이 없다. 감기 백신을 들어본 적이 없는 것은 바로 이 때문이다. 완전한 감기 치료제도 없다. 우리가 먹는 감기약은 증상을 완화시킬 수 있을 뿐이다. 하지만 독감은 인플루엔자라는 특정한 바이러스에 의해 발병되기 때문에 이를 막을 수 있는 백신이 개발되고 있다. 독감은 흔히 갑작스런 오한과 고열,근육통으로 시작해 기침,콧물,인후통 등으로 발전하고 상당한 후유증도 남긴다. ◆독감은 대유행병이 되기도 독감의 원인인 인플루엔자 바이러스는 쉽게 새로운 형태로 변종한다. 사람이나 동물에 치명적인 신종 바이러스가 갑자기 등장하면 엄청난 피해를 낳기도 한다. 1918년 발생한 스페인 독감은 전 세계적으로 2000만명 이상의 사람을 죽음으로 몰고간 것으로 보고되고 있다. 이후 10~40년 주기로 상당한 위력의 독감이 여러 나라를 휩쓸고 갔다. 1997년에는 홍콩에서 새로운 독감이 출현했다. 알고보니 조류독감 바이러스에 의한 것으로 밝혀졌다. 이 바이러스는 닭에서부터 바로 사람으로 감염돼 충격을 던져줬다. 이후 'H5N1'형으로 이름 붙여진 강력한 조류독감 바이러스가 세계 각지로 확산되면
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과학 기타
인플루엔자 바이러스 A.B.C형으로 나뉘어
독감은 인플루엔자 바이러스에 의해 감염되고 전염된다. 독감에 걸린 환자가 재채기나 기침을 할 때 나온 작은 침방울에 의해 다른 사람이 직접적으로 감염된다. 환자의 콧물 등에 오염된 물건을 통해서 간접적으로 전염되기도 한다. 따라서 학교나 전철처럼 사람이 많은 곳에서 쉽게 전염된다. 전염 후 증상이 나타나기까지의 잠복기는 2~3일이며 증상이 나타난 후 3~4일까지 전염성을 가진다. 독감 유행 전에 미리 예방접종을 받는 것이 좋다. 독감 유행기에는 되도록이면 사람이 많은 곳에 가지 않는 게 좋다. 우리 몸이 저항성을 유지할 수 있도록 잘 쉬고 외출 후에는 손을 씻고 양치질을 해야 하며,또 실내의 습도를 잘 맞추고 너무 춥지 않게 해야 한다. 최근에는 조류독감 바이러스가 사람에게 전염되는 사례도 곳곳에서 발생하고 있어 특히 주의가 요구된다. 양계업을 하는 사람이나 양계장 인근에 살고 있는 사람들은 감염에 주의를 기울여야 하고 겨울철 철새 도래지를 구경할 때도 조심할 필요가 있다. 미리 독감 백신을 맞아 두면 조류독감 발생에도 어느 정도 대비할 수 있다.
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과학 기타
암세포 융단폭격 등 첨단 치료법 봇물
암은 걸리면 죽을 확률이 매우 높은 치명적인 질환이다. 조기에 발견해 치료하면 생명은 유지할 수 있으나 건강할 때에 비하면 온전하지 못한 심신상태를 보이는 것이 현실이다. 암은 21세기 의학이 도전해야 할 몇 개 남지 않은 분야다. 흑사병 천연두 등을 극복한 인류가 과연 난공불락인 암을 정복할 수 있을 것인가. 암의 정체를 현미경보다도 훨씬 세밀한 분자 수준에서 관찰할 수 있는 연구수단이 도입되면서 의학자들은 암 정복이 불가능하지만은 않다는 자신감을 보이고 있다. 몸의 곳곳을 훑어볼 수 있는 진단기기와 인체에 해를 덜 주는 수술기법과 항암제가 해가 다르게 발전하고 있다. 오늘은 암의 정체와 치료법에 대해 해부해보자. 유감스럽게도 의사들은 암을 '치료한다'고 말하지 않는다. 관해(寬解·remission:증상이 더 이상 악화되지 않고 경감됨)라는 용어를 쓰거나 '위암 1기 환자의 수술 후 5년 생존율은 95%'라는 식으로 묘사한다. 위암의 경우 재발률이 2년 내에 50%,3년 내에 70%,5년 내에 90%에 달한다. 100% 완치는 없다는 말이다. 그런데도 "암 수술 후 활기찬 삶을 살고 있어요"같은 치료 성공담의 뉴스를 접하면 과연 진실일까 하는 의구심이 드는 게 사실이다. ◆항암제,방사선,수술 등으로 암과 싸운다 암 치료는 항암제를 투여하는 화학요법,방사선 치료,수술치료가 주종을 이룬다. 항암제는 세포의 분열 증식에 관여하는 DNA나 효소 등에 작용해 세포를 죽인다. 암세포만 죽이는 게 아니라 정상세포도 죽이게 되므로 환자는 구토 빈혈 탈모 암성신경통 등 이루 말할 수 없는 고통을 호소하게 된다. 방사선치료는 어떤 물질에 도달하면 이온화를 유발하는 고에너지 방사선으로 세포를 괴
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과학 기타
암 유발요인 어떤게 있나
암을 유발하는 구체적 요인 중 가장 중요한 것은 흡연과 잘못된 식생활이다. 흡연할 때 나오는 담배연기 속에는 니코틴 타르 등 4000여종의 독성물질이 포함돼 있고 이 중 50여종이 A급 발암물질이다. 흡연하는 사람도 발암물질에 노출돼 있지만 담배 연기를 맡은 간접 흡연자도 문제다. 흡연자가 흡입하는 주류연(완전연소)에 비해 비흡연자가 들이쉬는 부류연(불완전연소)에는 니코틴이 3~5배,타르가 3.5배,일산화탄소 5배,발암물질이 2배 이상 더 배출되기 때문이다. 기름진 음식을 많이 먹고 비만한 것도 암과 깊은 관련이 있다. 태운 고기에 들어있는 다환방향족탄화수소(PAH)나 벤조피렌 등과 햄 소시지 베이컨 등 염장한 육류에서 나오는 니트로소아민은 암을 유발할 수 있는 물질로 이미 오래 전부터 지목받은 상태다. 암은 바이러스나 세균에 의해 유발되기도 한다. 자궁경부암은 인유두종바이러스(HPV),간염바이러스(HVB나 HVC)는 간암,헬리코박터 파이로리(HP) 세균은 위암,간 디스토마는 간암 담도암 등을 초래할 수 있다. 발암물질을 자주 접하게 되는 화학공장의 노동자 등 직업적인 요인과 빈곤 위생불량 등으로 인한 사회경제적 요인도 암을 유발하는 소인이 된다. 이 밖에도 쓰레기 소각장에서 나오는 다이옥신,수돗물 정수장에 살포하는 트리할로메탄,노후된 건축자재에서 흩날리는 석면,암반 위에 지은 집에서 나오는 자연방사선,각종 가공식품에 들어가는 첨가제 등 생활주변에 발암물질이 널려있다.