잡학사전 76: 태양 지름을 어떻게 측정할까? / 비행기를 타고 우주 공간을 날 수 있을까?

1. 태양 지름을 어떻게 측정할까?

태양의 지름을 측정하는 방법은 여러 가지가 있으며, 그중 개기일식을 활용한 방법이 가장 정확한 것으로 알려져 있습니다. 이 방법은 달이 태양을 완전히 가리는 순간을 기준으로 시간을 측정하여 태양의 크기를 계산하는 것입니다.

개기일식과 태양 지름 측정

개기일식은 달이 지구와 태양 사이에 위치하여 태양을 완전히 가리는 현상입니다. 개기일식이 시작되어 태양이 달에 완전히 가려지는 순간부터, 다시 태양의 끝이 나타나는 순간까지의 시간을 측정하면 태양의 지름을 계산할 수 있습니다. 이 방법은 이론적으로 정확하지만, 실제 관측에서는 몇 가지 오차가 발생할 수 있습니다.

오차 발생 요인

일식이 일어나는 동안 달의 표면 상태가 중요한 역할을 합니다. 만약 일식이 달의 산에 해당하는 위치에서 발생하면 개기일식 시간이 조금 더 늘어납니다. 반대로, 일식이 달의 계곡에 해당하는 위치에서 발생하면 개기일식 시간이 짧아집니다. 이러한 이유로 정확한 측정을 위해서는 일식을 여러 차례 관측하고, 각 관측 결과를 비교하며 오차를 수정해야 합니다.

여러 차례 관측과 오차 수정

과학자들은 다양한 장소에서 일어나는 개기일식을 여러 차례 관측하여, 관측된 데이터를 비교하고 분석합니다. 이를 통해 각 관측에서 발생한 오차를 수정하고, 보다 정확한 태양의 지름을 산출할 수 있습니다. 이러한 과정은 매우 정교한 계산과 분석을 필요로 하며, 천문학자들의 오랜 경험과 지식이 반영됩니다.

현대적 방법

오늘날에는 인공위성과 우주망원경을 활용한 더 정밀한 측정 방법이 개발되었습니다. 이러한 기술은 태양의 지름뿐만 아니라 태양의 활동과 표면 상태에 대한 정보를 더욱 정확하게 제공합니다. 예를 들어, NASA의 태양관측위성인 SOHO(Solar and Heliospheric Observatory)는 태양의 크기와 활동을 지속적으로 관측하고 분석하여 중요한 데이터를 제공합니다.

결론

태양의 지름을 측정하는 전통적인 방법은 개기일식을 활용하는 것입니다. 이 방법은 달이 태양을 완전히 가리는 순간을 기준으로 시간을 측정하여 태양의 크기를 계산합니다. 다만, 달의 표면 상태와 관측 위치에 따라 오차가 발생할 수 있어, 여러 차례 관측과 데이터 비교를 통해 정확도를 높입니다. 현대에는 인공위성과 우주망원경을 통해 더욱 정밀하게 태양을 관측할 수 있게 되어, 태양의 지름뿐만 아니라 태양의 활동과 상태에 대한 정보를 정확하게 파악할 수 있습니다.

 

이러한 다양한 방법과 기술을 통해 인류는 태양에 대한 이해를 더욱 깊이 할 수 있으며, 이는 천문학과 과학 전반에 중요한 기여를 하고 있습니다.

---

2. 화성의 산 높이를 어떻게 측정할까?

화성에는 지구에서 가장 높은 산인 에베레스트보다 세 배 가까이 높은 산이 있습니다. 바로 올림푸스 몬스(Olympus Mons)입니다. 이 산의 높이는 약 21.9킬로미터에 달하며, 화성의 지름이 지구의 절반 정도에 불과한 것을 고려하면 그 규모가 얼마나 어마어마한지 알 수 있습니다. 그렇다면 화성에 있는 이 거대한 산의 높이는 어떻게 측정했을까요?

인공위성을 활용한 빛의 산란 관측

가장 간단하면서도 효과적인 방법 중 하나는 인공위성을 사용해 빛이 산란하는 모습을 관측하는 것입니다. 화성의 산 정상은 대기 양이 적고, 반대로 낮은 지대는 대기 양이 많습니다. 이로 인해 빛이 산란되는 상태가 다르게 나타납니다. 인공위성은 이러한 빛의 산란 차이를 감지하여, 이를 바탕으로 산의 높이를 계산할 수 있습니다.

그림자를 이용한 삼각함수 계산

또 다른 방법은 인공위성이 촬영한 사진 속 산의 그림자를 이용하는 것입니다. 태양 빛이 산에 닿으면 그림자가 생기는데, 이 그림자의 길이를 측정하여 삼각함수를 사용하면 산의 높이를 정확하게 계산할 수 있습니다. 이 방법은 지구에서도 산의 높이를 측정할 때 자주 사용하는 방식입니다.

고도계와 레이더 측정

더 정밀한 방법으로는 고도계와 레이더를 사용하는 방법이 있습니다. 인공위성이나 로버에 탑재된 레이더는 화성 표면의 고도를 정확하게 측정할 수 있습니다. 레이더 신호가 화성 표면에 닿았다가 반사되어 돌아오는 시간을 측정하면, 그 거리를 계산할 수 있고, 이를 통해 지형의 고도 차이를 정확히 알아낼 수 있습니다. 이러한 고도계 데이터는 화성의 지형을 3차원으로 모델링하는 데도 유용합니다.

레이저 고도 측정

최근에는 레이저 고도계가 많이 사용됩니다. NASA의 마스 글로벌 서베이어(Mars Global Surveyor)나 마스 리코넌스 오비터(Mars Reconnaissance Orbiter)와 같은 탐사선에 장착된 레이저 고도계는 레이저 펄스를 화성 표면에 발사하고, 반사된 신호가 다시 돌아오는 시간을 측정하여 고도를 계산합니다. 이 방법은 매우 정밀하며, 화성의 표면 지형을 상세하게 지도화하는 데 큰 도움이 됩니다.

결론

화성의 산 높이를 측정하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 인공위성을 활용한 빛의 산란 관측, 그림자를 이용한 삼각함수 계산, 고도계와 레이더 측정, 레이저 고도계 등이 그 예입니다. 이러한 다양한 방법을 통해 과학자들은 올림푸스 몬스와 같은 거대한 화성의 지형을 정확하게 측정하고, 이를 바탕으로 화성의 지질학적 특징과 역사를 연구할 수 있습니다. 이는 우리에게 화성에 대한 이해를 깊게 하며, 향후 화성 탐사와 관련된 중요한 정보를 제공합니다.

---

3. 지구인 80억 명이 한꺼번에 지르는 소리는 달까지 도달할까?

2022년 현재, 세계 인구는 약 80억 명에 달합니다. 만약 이 모든 인류가 오스트레일리아 평원이나 티베트 같은 넓은 장소에 모여 달을 향해 일제히 고함을 지른다면 어떤 일이 벌어질까요?

소리의 파괴력

우선, 이러한 규모의 소리는 상상을 초월할 정도로 거대할 것입니다. 거대한 음향이 대지를 흔들고, 모든 이의 고막을 파괴할 정도로 강력한 소리 폭탄이 될 것입니다. 이로 인해 목숨을 잃는 사람도 나올 수 있을 만큼 위험한 상황이 될 것입니다.

소리의 전파와 한계

그러나 이렇게 엄청난 소음이 지구를 뒤흔든다고 해도, 그 소리가 달에 도달하지는 못합니다. 이유는 간단합니다. 지구와 달 사이에는 대기가 없기 때문입니다. 소리는 기체나 액체와 같은 물질 속을 통해 전파됩니다. 즉, 소리가 전파되기 위해서는 매질이 필요합니다. 대기가 없는 진공 상태에서는 소리가 전달되지 않습니다.

대기권 내 소리의 전파

지구인의 고함소리가 도달하는 범위는 대기권 안쪽으로 제한됩니다. 지구의 대기권은 약 700킬로미터의 고도까지 뻗어 있으며, 이 안에서만 소리가 전파될 수 있습니다. 따라서 지구인의 고함소리는 기껏해야 대기권 내에서만 들릴 수 있고, 그 너머로는 전파되지 않습니다.

소리의 전파 속도와 진공 상태

소리의 전파 속도는 매질의 밀도와 탄성에 따라 달라집니다. 공기 중에서 소리는 약 343미터/초의 속도로 전파됩니다. 그러나 대기가 없는 진공 상태에서는 소리가 아예 전달되지 않기 때문에, 지구인 80억 명이 아무리 큰 소리를 지른다고 해도 달에 있는 누군가가 이를 들을 수는 없습니다.

결론

결론적으로, 지구인 80억 명이 한꺼번에 지르는 소리는 지구 대기권 안에서는 엄청난 파괴력을 가질 수 있지만, 달까지 도달할 수는 없습니다. 지구와 달 사이에는 대기가 없어 소리가 전달될 수 없기 때문입니다. 소리는 매질을 통해 전파되기 때문에 진공 상태인 우주에서는 소리가 전파되지 않습니다. 이러한 과학적 원리로 인해 지구인의 고함소리는 달에 도달하지 못하고, 지구 대기권 내에서만 머물게 됩니다.

---

4. 지구는 몇 명까지 먹여 살릴 수 있을까?

지구가 수용할 수 있는 인구의 한계는 오랫동안 많은 학자들의 관심사였습니다. 한 학자는 "지구는 최대 몇 명을 먹여 살릴 수 있는가?"라는 문제를 심도 있게 연구했습니다. 그 결과, 현재 지구의 농경지와 자원만으로는 인구 수용에 한계가 있지만, 몇 가지 조건을 충족하면 최대 360억 명까지도 가능하다는 결론을 내렸습니다.

농경지 확대와 작물 선택

현재 지구의 농경지는 전체 표면적의 약 11%에 불과합니다. 이를 25%로 늘리고, 면적당 수확량이 높은 농작물, 예를 들면 벼를 심는다면 더 많은 인구를 부양할 수 있습니다. 벼는 다른 작물에 비해 단위 면적당 높은 수확량을 자랑하기 때문에 효율적인 식량 공급원으로 간주됩니다.

동물성 단백질 공급

동물성 단백질 공급원으로 가장 효율성이 좋은 돼지를 기르는 것도 중요한 전략 중 하나입니다. 돼지는 소나 양에 비해 사료 효율성이 높아 적은 자원으로 더 많은 단백질을 생산할 수 있습니다. 이는 인구 증가에 따라 증가하는 단백질 수요를 충족시키는 데 도움이 됩니다.

식량 소비 제한

또한, 성인 1인당 식량 소비를 하루 2,500킬로칼로리로 제한하는 방안도 고려되었습니다. 이는 평균적인 성인에게 필요한 칼로리로, 과도한 소비를 줄이고 모든 인구가 적절한 영양을 섭취할 수 있도록 하는 방법입니다.

이론적인 최대 인구

이러한 조건을 모두 충족한다면 지구는 최대 360억 명을 먹여 살릴 수 있다는 계산이 나왔습니다. 그러나 이는 어디까지나 이론적인 수치일 뿐, 실제로는 여러 현실적인 제약이 따릅니다. 농경지를 두 배 이상으로 늘리는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 현재의 농경지 비율인 11%에 도달하기까지도 1만 년이 넘는 시간이 걸렸기 때문에, 이를 25%로 늘리는 것은 엄청난 도전입니다.

현실적인 한계

따라서 360억 명이라는 수치는 책상머리에서의 계산에 불과합니다. 실제로는 지구의 환경과 자원, 기술 발전 등을 고려할 때 최대한의 노력을 기울여도 100억 명이 한계라는 것이 일반적인 견해입니다. 이 수치도 상당한 최적화와 지속 가능한 관리가 필요하며, 인류가 직면한 많은 도전 과제를 해결해야만 가능합니다.

결론

결론적으로, 지구가 수용할 수 있는 인구는 이론적으로 360억 명에 달할 수 있지만, 현실적으로는 100억 명이 한계입니다. 이는 농경지 확대, 작물 선택, 동물성 단백질 공급 최적화, 식량 소비 제한 등 다양한 조건을 충족해야만 가능한 수치입니다. 지속 가능한 인구 관리를 위해서는 이러한 요소들을 균형 있게 고려하고, 환경 보호와 자원 관리를 병행해야 합니다.

---

5. 비행기를 타고 우주 공간을 날 수 있을까?

세계에서 가장 빠른 초음속 여객기 콩코드는 1976년 세계 최초로 상업운항을 개시했습니다. 콩코드의 최대순항속도는 마하 2.04, 시속으로 환산하면 약 2,500킬로미터였습니다. 일반 여객기의 시속이 950킬로미터인 것을 감안하면 엄청난 속도였죠. 하지만 콩코드는 2003년 마지막 비행을 끝으로 운항이 중단되었습니다.

 

그 이후 항공업계는 차세대 초음속 비행기를 개발하기 위해 꾸준히 노력해왔습니다. 현재는 마하 5, 즉 시속 6,100킬로미터로 순항할 수 있는 초음속 비행기가 실용화될 것이라는 전망도 있습니다. 이러한 비행기라면 대기권 밖으로 나가 우주 공간을 비행할 수 있을까요?

초음속 비행기의 한계

절대 불가능합니다. 가장 결정적인 이유는 비행기 연료인 가솔린 때문입니다. 가솔린은 산소가 있어야만 연소할 수 있습니다. 그러나 우주 공간에는 산소가 존재하지 않기 때문에, 비행기가 우주에 진입하면 엔진이 정지해버릴 것입니다.

또 다른 이유로는 대기권과 우주의 환경 차이가 있습니다. 대기권은 공기가 있어 비행기가 양력을 얻어 날 수 있지만, 우주 공간은 진공 상태여서 공기가 없습니다. 따라서 비행기는 우주에서 비행할 수 없습니다.

우주 비행을 위한 조건

우주를 날기 위해서는 산소를 사용하지 않는 연료로 작동하는 로켓이어야 합니다. 로켓은 자체적으로 산화제를 포함한 연료를 사용해 우주 공간에서도 연소할 수 있습니다. 따라서 로켓은 대기권을 벗어나 우주 공간을 여행할 수 있는 유일한 방법입니다.

로켓과 비행기의 차이

비행기는 양력을 얻기 위해 공기 중을 비행하지만, 로켓은 연료의 화학 반응으로 발생하는 추진력을 이용해 진공 상태에서도 비행할 수 있습니다. 로켓은 연소 과정에서 필요한 산화제를 연료에 포함하고 있어 산소가 없는 우주에서도 작동할 수 있습니다.

결론

비행기는 대기권 내에서만 비행할 수 있는 반면, 우주를 비행하기 위해서는 로켓이 필요합니다. 차세대 초음속 비행기가 실용화되더라도, 비행기를 타고 우주 공간을 비행하는 것은 불가능합니다. 우주 여행을 위해서는 여전히 로켓 기술이 필요합니다. 이러한 기술 차이와 환경적 요인은 비행기와 로켓의 근본적인 차이를 나타내며, 이는 현재와 미래의 우주 비행에 있어서도 중요한 요소로 작용할 것입니다.

 

---

참고 - 잡학사전 통조림