잡학사전 66 : 높은 산에 오르면 왜 몸 상태가 나빠질까? / 엘니뇨 현상이 뭘까?

1. 높은 산에 오르면 왜 몸 상태가 나빠질까?

높은 산에 오르면 많은 사람들이 몸 상태가 나빠지는 경험을 합니다. 이는 고산병(Altitude Sickness)이라는 현상으로, 공기의 밀도와 산소 농도가 낮아짐에 따라 발생합니다. 이번에는 고산병의 원인과 증상, 그리고 예방법에 대해 알아보겠습니다.

공기의 무게와 압력

1. 공기의 무게:
   공기에도 무게가 있습니다. 지표 부근에서 20도일 때 공기의 무게는 1리터당 약 1.2그램입니다. 우리 몸은 항상 이 공기의 무게에 의해 누르고 있는 셈입니다. 공기의 무게는 중력에 의해 지구 표면으로 끌려 내려오며, 지면에 가까울수록 공기의 밀도와 압력이 높아집니다.
2. 높이에 따른 공기 밀도 변화:
   지면에서 높아질수록 공기의 밀도는 낮아집니다. 이는 중력의 영향으로 대기가 지표면 근처에 집중되기 때문입니다. 따라서 높은 산에 오르면 공기의 밀도가 낮아져 산소 농도도 낮아지게 됩니다. 그러나 공기의 성분 비율은 지표면과 거의 동일합니다.

고산병의 원인과 증상

1. 고산병의 원인:
   높은 산에 오르면 공기가 희박해져 체내에 흡수되는 산소의 양이 줄어듭니다. 이는 몸에서 필요한 산소가 부족해져 여러 증상을 유발하게 됩니다. 해발 3,000미터 이상의 고지대에서는 고산병이 발생할 확률이 높아집니다.
2. 고산병의 증상:
   • 초기 증상: 두통, 어지러움, 메스꺼움, 피로감
   • 중증 증상: 구토, 호흡 곤란, 혼란 상태, 심한 경우 뇌부종이나 폐부종 발생

고산병 예방과 대처 방법

1. 천천히 적응하기:
   갑작스럽게 높은 곳으로 올라가지 않고, 서서히 고도에 적응하는 것이 중요합니다. 하루에 300미터 이상 고도를 올리지 않는 것이 좋습니다.
2. 충분한 수분 섭취:
   고지대에서는 수분을 충분히 섭취해야 합니다. 탈수 증상은 고산병을 악화시킬 수 있습니다.
3. 산소 보충:
   고산병 증상이 나타나면 즉시 하산하거나, 산소 캔을 이용해 산소를 보충하는 것이 필요합니다. 산소 캔은 고산병 예방과 증상 완화에 효과적입니다.
4. 약물 복용:
   고산병 예방을 위해 특정 약물을 복용할 수 있습니다. 다이아목스(Diamox)와 같은 약물이 고산병 증상을 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 의사의 처방을 받아야 합니다.

결론

높은 산에 오르면 공기의 밀도와 산소 농도가 낮아져 고산병이 발생할 수 있습니다. 고산병은 두통, 어지러움, 메스꺼움 등의 증상을 유발하며, 심한 경우 생명을 위협할 수도 있습니다. 천천히 고도에 적응하고, 충분한 수분을 섭취하며, 필요시 산소 보충과 약물 복용을 통해 고산병을 예방하고 대처하는 것이 중요합니다.

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2. 드라이아이스는 어떻게 만들까?

드라이아이스는 고체 형태의 이산화탄소로, 주로 저온 유지를 위한 보냉제로 사용됩니다. 드라이아이스가 어떻게 만들어지는지, 그리고 사용 시 주의사항에 대해 알아보겠습니다.

드라이아이스의 특징

1. 승화:
   드라이아이스는 고체 상태에서 곧바로 기체로 변하는데, 이를 '승화'라고 합니다. 드라이아이스는 공기 중에 두면 액체 상태를 거치지 않고 바로 기체가 되며, 이 과정에서도 영하 78.5도를 유지합니다. 이러한 성질 때문에 드라이아이스는 효과적인 보냉제로 사용됩니다.

드라이아이스 제조 과정

1. 기체 압축:
   이산화탄소 기체를 높은 압력으로 압축합니다. 압축된 이산화탄소는 온도가 내려가면서 액체 상태가 됩니다.
2. 액체 이산화탄소 방출:
   액체 상태의 이산화탄소를 드라이아이스 프레스로 방출하면 눈 같은 가루 형태가 됩니다. 이 가루는 아직 고체 형태의 드라이아이스가 아닙니다.
3. 드라이아이스 프레스:
   눈 같은 이산화탄소 가루에 몇 퍼센트의 물을 더한 후, 드라이아이스 프레스로 강하게 눌러줍니다. 이 과정을 통해 고체 형태의 드라이아이스가 만들어집니다.

사용 시 주의사항

1. 밀폐 용기 금지:
   드라이아이스를 유리병이나 페트병에 넣어 밀폐하면, 승화 과정에서 기체가 되어 부피가 급격히 늘어나 폭발할 수 있습니다. 이는 매우 위험하므로 절대 금지해야 합니다.
2. 직접 접촉 금지:
   드라이아이스는 매우 낮은 온도를 유지하므로 직접 접촉하면 피부에 화상을 입을 수 있습니다. 보호 장갑을 착용하고 사용해야 합니다.
3. 환기:
   드라이아이스가 승화하면 이산화탄소가 발생하므로 환기가 잘 되는 곳에서 사용해야 합니다. 밀폐된 공간에서는 이산화탄소 농도가 높아질 수 있어 질식의 위험이 있습니다.

결론

드라이아이스는 고체 이산화탄소로, 고체에서 곧바로 기체로 변하는 승화 현상을 이용해 저온을 유지하는 보냉제로 널리 사용됩니다. 드라이아이스를 만들기 위해서는 이산화탄소를 압축해 액체로 만든 후, 이를 프레스로 눌러 고체로 만듭니다. 사용 시에는 밀폐 용기에 넣지 말고, 직접 접촉을 피하며, 환기가 잘 되는 곳에서 사용하는 것이 중요합니다.

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3. 우박과 눈은 어떻게 다를까?

자연 현상 중 하나인 눈과 우박은 모두 얼음으로 이루어져 있지만, 그 형성과 성질이 다릅니다. 이번에는 눈과 우박이 어떻게 다르며, 그들이 어떻게 형성되는지 알아보겠습니다.

눈의 형성과 특징

1. 형성:
   눈은 대기 중의 수증기가 천천히 얼어 결정화된 것입니다. 높은 대기에서 수증기가 서서히 결빙되어 육각형의 아름다운 결정을 형성합니다. 이 과정은 대기 중의 온도와 습도 조건에 따라 다양한 형태의 눈 결정이 만들어집니다.
2. 결정:
   눈 결정은 매우 깨끗하고 정교한 육각형 모양을 가집니다. 눈이 내릴 때 돋보기로 관찰해 보면, 각기 다른 모양의 눈 결정을 볼 수 있습니다. 눈 결정은 그 구조가 다양하고 아름다워 많은 사람들이 매료되곤 합니다.

우박의 형성과 특징

1. 형성:
   우박은 적란운에서 형성되는 지름 5밀리미터 이상의 얼음 알갱이입니다. 대기 중에서 강한 상승 기류에 의해 물방울이 빠르게 얼어붙고, 계속해서 얼음층이 더해지며 커집니다. 우박은 강한 상승 기류와 하강 기류를 반복적으로 타며 여러 층의 얼음이 쌓이게 됩니다.
2. 특징:
   우박은 동글동글한 모양을 가지며, 그 크기는 지름 5밀리미터에서 수 센티미터에 이를 수 있습니다. 우박이 떨어질 때 계속 회전하며 겉모양이 동글동글하게 형성됩니다.

기타 현상

1. 싸락눈:
   싸락눈은 눈 주위에 얼음이 얇게 끼어 있는 작은 얼음 알갱이입니다. 보통 눈과 비의 중간 형태로, 비가 얼어붙어 생기기도 합니다.
2. 진눈깨비:
   진눈깨비는 눈과 비가 동시에 내리는 현상입니다. 기온이 1~3도 정도일 때 눈이 일부 녹아 비와 함께 내리면서 진눈깨비가 됩니다.

결론

눈과 우박은 모두 얼음으로 이루어져 있지만, 형성과정과 구조에서 차이가 있습니다. 눈은 대기 중의 수증기가 천천히 얼어 만든 결정이고, 우박은 강한 상승 기류에 의해 물방울이 얼고 여러 층의 얼음이 쌓여 형성된 얼음 알갱이입니다. 이 외에도 눈과 비가 섞여 내리는 진눈깨비와 싸락눈 등의 다양한 자연 현상이 있습니다.

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4. 나뭇잎은 가을이 되면 왜 붉어질까?

가을이 되면 산과 들에 화려한 단풍이 물드는 모습을 볼 수 있습니다. 나뭇잎이 붉어지고 노랗게 변하는 이유는 무엇일까요? 이번에는 가을 단풍의 원리에 대해 알아보겠습니다.

엽록소의 역할

1. 엽록체와 엽록소:
   식물의 잎 속에는 엽록체라는 세포 소기관이 있습니다. 엽록체는 광합성을 통해 태양빛을 이용하여 포도당과 전분을 만듭니다. 이 과정에서 중요한 역할을 하는 것이 바로 엽록소(클로로필)입니다. 엽록소는 초록색을 띠고 있어, 식물의 잎이 초록색으로 보이게 합니다.
2. 광합성:
   광합성은 엽록소가 태양빛을 흡수하여 일어나는 화학 반응입니다. 이 반응으로 식물은 생장에 필요한 에너지를 얻습니다.

단풍이 드는 과정

1. 일사량과 기온의 변화:
   가을이 되면 일사량이 줄어들고 기온이 낮아집니다. 이로 인해 식물의 광합성 효율이 떨어지게 됩니다. 식물은 겨울을 대비하여 에너지를 절약하고 생존하기 위해 잎 속의 엽록소를 분해합니다. 엽록소가 분해되면 초록색이 사라지게 됩니다.
2. 카로티노이드와 안토시아닌:
   엽록소가 사라진 자리에 노란색을 띠는 카로티노이드와 빨간색을 띠는 안토시아닌이 두드러지게 됩니다. 카로티노이드는 잎에 원래 존재하던 색소로, 엽록소가 분해되면 노란색이 더 잘 보이게 됩니다. 한편, 안토시아닌은 가을이 되어 축적된 포도당을 재료로 합성되며, 이는 잎을 붉게 물들게 합니다.
3. 잎의 색 변화:
   엽록소가 분해되고 카로티노이드와 안토시아닌이 두드러지면서, 나뭇잎은 노란색이나 빨간색으로 변하게 됩니다. 각각의 나무는 엽록소, 카로티노이드, 안토시아닌의 비율에 따라 색이 다르게 나타납니다.

단풍의 색상 다양성

• 노란 단풍:
  노란색 단풍은 주로 카로티노이드가 두드러지는 경우에 나타납니다. 대표적인 예로 은행나무가 있습니다.
• 붉은 단풍:
  붉은색 단풍은 안토시아닌이 합성되어 나타납니다. 단풍나무가 대표적인 예입니다.

결론

가을의 단풍은 식물의 생존 전략 중 하나입니다. 일사량과 기온의 변화로 인해 광합성 효율이 떨어지면, 식물은 엽록소를 분해하여 에너지를 절약합니다. 그 결과, 잎 속의 카로티노이드와 안토시아닌이 두드러지게 되어 나뭇잎이 노랗고 붉게 물드는 것입니다. 이 아름다운 자연 현상은 우리에게 계절의 변화를 알려주는 소중한 표시입니다.

 

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5. 엘니뇨 현상이 뭘까?

엘니뇨 현상은 태평양 동부 적도 유역 해면의 수온이 평년보다 높아져 1년가량 이어지는 기상 현상입니다. 이 현상은 전 세계적으로 기후에 큰 영향을 미치며, 다양한 이상 기후를 유발합니다.

엘니뇨 현상의 원리

1. 무역풍과 해수 순환:
   평상시에는 적도 부근에서 무역풍이 불어 해수를 순환시킵니다. 이로 인해 인도네시아와 같은 서부 지역은 따뜻한 해수와 많은 강수를 받게 되고, 남미의 동부 지역은 차가운 해수를 유지합니다.
2. 엘니뇨 시기:
   엘니뇨 현상이 발생하면 무역풍이 약해지고, 인도네시아 인근의 따뜻한 바닷물이 동쪽으로 퍼져갑니다. 이로 인해 태평양 동부 지역의 해면 수온이 상승하게 됩니다.

엘니뇨의 영향

1. 기온과 강수량의 변화:
   • 태평양 동부: 해면 수온이 상승하면서 기온이 높아지고, 강수량이 증가합니다.
   • 인도네시아와 남미 북부: 저온 현상이 발생하고, 강수량이 감소합니다.
   • 한국: 엘니뇨 시기에는 강수가 증가하는 경향이 있습니다.
   • 일본: 여름에는 서늘하고 겨울에는 따뜻해지는 경향이 있습니다.
2. 이상 기후:
   엘니뇨 현상은 전 세계적으로 다양한 이상 기후를 유발합니다. 예를 들어, 미국 서부에서는 겨울철 강수량이 증가해 홍수와 같은 자연 재해가 발생할 수 있습니다.

라니냐 현상

엘니뇨 현상과 반대되는 라니냐 현상도 있습니다. 라니냐 현상은 무역풍이 강해지고 태평양 동부 적도 유역의 해면 수온이 내려가며, 서부 지역의 수온이 높아지는 상태를 말합니다.

1. 라니냐의 특징:
   • 태평양 동부: 해면 수온이 낮아지고, 강수량이 감소합니다.
   • 태평양 서부: 해면 수온이 높아지고, 대류 활동이 활발해져 강수량이 증가합니다.
   • 한국: 라니냐 시기에는 강수가 감소하는 경향이 있습니다.
   • 일본: 여름에는 더 덥고, 겨울에는 더 추워지는 경향이 있습니다.
2. 기후 변화:
   라니냐 현상도 엘니뇨와 마찬가지로 전 세계적으로 기후에 영향을 미치며, 이상 기후를 유발할 수 있습니다.

결론

엘니뇨와 라니냐 현상은 지구 기후에 큰 영향을 미치는 중요한 기상 현상입니다. 이 두 현상의 주기와 변화는 전 세계적으로 다양한 기후 변화를 일으키며, 각 지역에서 이에 대한 대비와 대응이 필요합니다.

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참고 - 과학잡학사전 통조림