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암흑 물질과 암흑 에너지

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암흑 물질과 암흑 에너지

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암흑에너지는 우주를 가속팽창시키기 위해 전 우주에 걸쳐서 분포할 것으로 추정되고 있는 가상의 에너지이다. 일반상대성이론에 기초한 우주론에서는 압력의 3배와 질량에너지밀도의 합이 음이 되면 우주가 가속팽창하게 되므로 이런 특성을 가진 에너지를 암흑에너지라 한다. 암흑물질은 다른 입자들과의 상호작용이 작아 직접 관측이 되지 않는다는 특징이 있다

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외부 은하로부터 오는 빛의 스펙트럼에서 보이는 적색편이가 지구로부터의 거리에 비례한다는 법칙이다. 적색편이는 도플러 효과에 의해 광원이 관측자로부터 멀어질 때 생기며, 그 편이의 크기는 후퇴하는 속도에 비례한다. 허블은 46 개의 외부 은하 관측자료를 바탕으로 지구로부터 멀어지는 후퇴 속도가 지구로부터의 거리에 비례한다는 결론을 얻고 이를 발표하였다. 이러한 허블 법칙은 우주 팽창론의 첫 번째 관측 증거이며, 또한 빅뱅에 대한 증거로도 널리 인용된다. 후퇴속도와 지구로부터의 거리 사이의 비례 상수는 허블 상수라고 불린다.

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외부 은하 종류와 특징

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외부 은하 종류와 특징

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허블이 가시 광선에서 관측되는 형태를 기준으로 분류했다. 타원 은하 나선 은하 불규칙 은하로 나눠지는데 나선 은하는 막대의 유무에 따라 막대 나선 은하와 정상 나선 은하로 나눌 수 있다. 허블의 분류와는 별개로 관측 기술이 발달하여 생긴 새로운 분류를 특이 은하라고 한다. 전파 은하 세이퍼트 은하 퀘이사 가 있다.

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도플러 효과: 시선속도법이라고도 부른다. 시선 속도를 통해 항성이 지구에서 가까워지거나 멀어지는 것을 알 수 있다. 이 시선 속도는 분광선을 통해 알아낸 것이며, 분광선은 도플러 효과를 통해 알아낸 것이다. 지금까지 외계 행성을 발견하는 데 가장 많이 이용된 방법이다.

미세중력렌즈 효과: 중력 렌즈법에 의하면 어떤 별의 중력장을 렌즈처럼 이용할 경우 배경별의 빛을 증폭시킬 수 있다. 여기서, 앞쪽에 있는 항성에 행성이 있을 경우 뒷쪽 별에서 오는 빛의 광도곡선에 불규칙성이 발생하게 된다. 식 현상 별 주위를 공전하는 현상이 주기적으로 별의 앞을 횡단하게 되고, 그때마다 행성에 의한 식현상이 일어난다

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별은 성간 물질의 밀도가 높고, 온도가 상대적으로 낮은 곳에서 태어난다고 알려져 있다. 성간 물질의 밀도가 높고 온도가 낮은 영역에서는 물질들의 운동에너지가 적어 비교적 쉽게 성간운이 수축하며, 이 수축으로 인해 중력적으로 더 낮은 에너지 상태를 갖게 된다.

중심의 수축부분이 일정 밀도에 이르면 압력이 증가하고 정역학적 평형(중력과 압력에 의한 힘이 평형을 이루는 상태)이 이루어진다. 이러한 중심지역에 형성된 천체를 원시별이라 부른다.

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암흑 물질과 암흑 에너지

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암흑 물질과 암흑 에너지

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우리 우주가 닫힌 우주도 열린 우주도 아닌 기가막히게 완벽한 밀도를 가지는 우주인 이유는 약한 우주 원리로 설명될 수 있다. 약한 인류 원리란 우주가 관측되려면 반드시 그 안에 지적이고 의식을 가진 생명체가 있어야 하며, 따라서 우리 우주가 지적 생명체가 탄생할 수 있게끔 완벽한 수치를 가지게 된다는 것이다. 즉, 지적인 생명체가 발달할 만큼 좋은 조건이 주어지지 않은 우주는 관측되지도 않고 멸망했을 것이고, 따라서 관측되는 우주는 필연적으로 지적 생명체를 가질 수 있는 조건을 만족해야 한다는 뜻이다.

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허블 상수를 측정하는 방법은 크게 두 가지로 나뉘는데 이 두 가지 방법으로 측정한 허블 상수 사이에는 측정 기술이 정밀해져도 좁혀지지 않는 오차가 있는데 이 오차를 허블텐션이라고 한다.

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외부 은하의 종류와 특징

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외부 은하의 종류와 특징

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허블은 외부 은하를 가시광선 영역에서 관측되는 형태를 기준으로 타원 은하, 나선 은하, 불규칙 은하로 구분했다. 이후 관측 기술의 발달로 은하를 새롭게 분류해 전파 은하, 세이퍼트 은하, 퀘이사로 분류했다.

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생명이 존재하기 위해 물이 액체 상태로 존재할 수 있어야 하고 중심별 주위에서 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 영역을 생명 가능 지대라고 한다. 이 생명 가능 지대는 중심별의 질량에 영향을 받는다.

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도플러 효과는 파동원과 관찰자의 상대적 움직임과 상대 속도에 따라 그 파동의 진동수와 파장이 바뀌는 현상을 말한다. 별을 관측할 때 빛은 매질이 없는 파동이므로 관찰자와 파동원의 상대속도만이 도플러 효과에 영향을 미친다. 관찰자의 좌표계에서 파동원이 접근하는 경우 파장이 짧아지게 되고 반대로 멀어지는 경우 파장이 길어지게 된다. 따라서 별빛을 관찰하는 경우 별이 관찰자에 대해 접근할 경우 빛의 파장이 짧아져 별빛 스펙트럼이 청색쪽으로 치우치는 청색편이 현상이 나타난다. 반대로 별이 관찰자에 대해 멀어지는 경우 빛의 파장이 멀어져 별빛 스펙트럼이 붉은색쪽으로 치우치는 적색편이 현상이 나타난다.

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별의 에너지원과 내부 구조

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별의 에너지원과 내부 구조

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수소 원자핵 4개가 헬륨 원자핵 1개가 되는 과정에서 질량 결손이 일어난다. 즉, 수소 원자핵 4개 질량의 합이 헬륨 원자핵 1개의 질량보다 크다. E=mc^2 수식에 따라 결손된 질량은 에너지로 변환되어 빛 에너지로 방출된다.

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주계열성 단계에 있는 별은 수소 핵융합 반응에 의해 스스로 빛을 내며, 중심핵의 핵융합으로 인한 열압력과 자체 질량에 의해 수축하려는 중력이 평형을 이룬다. 핵융합 반응이 더 이상 일어나지 않는 백색왜성과 중성자별은 어떻게 중력 수축을 이겨내는 것일까? 백색왜성과 중성자별은 축퇴압이라는 압력으로 중력을 이겨낸다. 파울리 배타 원리에 따라 페르미온은 여러 입자가 같은 양자 상태를 가질 수 없다. 따라서 낮은 에너지 상태의 입자 수가 한계에 다다르면 나머지 입자는 높은 에너지를 가지게 되고 이를 축퇴라고 한다. 온도에 비해 에너지가 높은 전자가 많아지므로 압력이 높아지고 이렇게 생긴 여분의 압력을 축퇴압이라 한다. 백색왜성은 전자 축퇴압이 중력과 평형을 이루고 중성자별은 중성자 축퇴압이 평형을 이룬다.

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암흑 물질과 암흑 에너지 

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암흑 물질과 암흑 에너지 

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암흑 물질과 암흑 에너지는 크게 암흑물질,보통물질,암흑에너지가 있는데 먼저 보통 물질은 관측이 가능한 일반적인 물질들이고 암흑 물질은 관측되지 않은 미지의 물질(여러별과 은하의 운동을 관측하여 예상보다 훨씬 큰 질량을 가진 물질이 있다는 것을 알게됨)인 특징이 있고 암흑 에너지는 중력과 반대되는 힘으로 우주를 팽창시키는 성분이다. 원래 과학자들 예측이면 물질들의 중력에 의해 감소해야하는데 그렇지 않게 관측되었고,암흑 에너지는 공간에 대한 힘이기 때문에 공간이 팽창해도 밀도가 일정하다는 특징이 있다.

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정상 우주론과 빅뱅 우주론

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정상 우주론과 빅뱅 우주론

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빅뱅 우주론과 정상 우주론이 과거에 존재했는데 먼저 정상우주론의 내용은 우주가 시작과 끝이 없이 시간에 따라 일정한 모습을 유지한다는 이론이라고 설명하고 빅뱅우주론은 온도와 밀도가 매우 높은 한 점에서 대폭발이 일어나 현재와 같은 우주가 형성되었다는 이론이라 하였다 정상 우주론을 주장한 사람은 아인슈타인,호일,골드였고 빅뱅우주론을 주장한 사람은 르메트르, 허블, 가모프였다. 정상우주론의 특징에는 크기와 질량은 증가하고 밀도와 온도는 일정하다는 특징이 있고, 빅뱅우주론의 특징에는 크기는 증가하고 질량은 일정하고,밀도와 온도는 감소한다는 특징이 있다.

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외부 은하의 종류와 특징

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외부 은하의 종류와 특징

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유명한 과학자 허블은 외부 은하 분류를 하였는데 가시광선에서 관측되는 형태를 기준으로 분류 하였다. 허블은 타원은하, 나선은하, 불규칙 은하 세가지로 나눴는데 타원은하는 타원모양으로 편평도에 따라 E0~E7으로 세분화 되었고, 성간 물질이 거의 없어 새로운 별이 탄생하지 않았으며, 나이가 많은 붉은색 별로 구성되어 있다. 다음으로 나선은하는 은하 중심부를 나선팔이 감싸고 있고 구조는 중앙 팽대부, 나선팔, 헤일로로 구성되어있다. 나선팔에는 성간물질이 많아 새로운 별의 탄생이 활발하다는 특징이 있다. 마지막으로 불규칙 은하는 규칙적인 은하 형태가 없고 성간물질이 많아 새로 탄생하는 별이 많다는 특징이 있다.

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외계 행성계를 찾아내는 방법에는 첫번째는 시선속도의 변화 두번째는 식 현상, 세번째는 미세 중력 렌즈 형상, 네번째는 직접 관측, 마지막 다섯번째는 외계 행성 탐사 결과이다. 세가지를 요약해서 말하자면 일단 식현상은 별 주위를 공전하는 행성이 주기적으로 별의 앞을 횡단하게 되고, 그때마다 행성에 의해서 식 현상이 발생하게된다. 식 현상은 외계 행성 공전 궤도면이 지구 관측자의 시선방향과 거의 나란한 경우에만 관측이 가능하다. 다음으로 미세 중력 렌즈 현상은 외계 행성의 질량이 클수록, 행성에 의한 중력 렌드 밝기가 증가하고 밤 하늘에서 별이 별 앞을 지나가는 현상을 관측하는 것은 매우 어렵지만, 공전 궤도면이 나란하지 않아도 관측이 가능하다. 마지막으로 외계 행성 탐사 결과는 최근에 식현상을 통해 발견한 경우가 대다수라고 한다.

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별의 에너지원중에서는 원시별의 에너지원과 주계열성의 에너지원이 있는데 먼저 원시별의 에너지원은 중력수축으로 인해 위치 에너지가 열 에너지와 운동 에너지류 바뀌며 온도가 상승한다는 특징이 있고 주계열성의 에너지원은 수소핵융합 반응으로 감소한 질량만큼 에너지가 발생한다는 특징이 있다.
양성자•양성자 반응인 pp반응은 수소 원자핵 4개가 융합하여 헬륨 원자핵 하나를 만드는 반응이고 주로 주계열성에서 발생한다.

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별의 에너지원과 내부 구조

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별의 에너지원과 내부 구조

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수소 원자핵 6개가 융합하여 1개의 헬륨 원자핵이 생성되고 2개의 수소 원자핵을 방출하는 반응이 양성자 양성자 pp반응이고 질량이 태양과 비슷하여 중심부 온도가 약 1800만 k 이하인 별에서 우세한 반응이고 탄소 질소 산소 CNO 순환 반응은 수소 원자핵 4개가 반응에 참여하여 헬륨 원자핵이 생성된다 탄소 질소 산소는 촉매 역할만 하며 질량이 태양의 약 2배 이상이고 중심부 온도가 약 1800만 k 이상의 별에서 우세하다

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암흑 물질과 암흑 에너지

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암흑 물질과 암흑 에너지

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암흑 물질은 관측되지 않은 미지의 물질로 여러 별과 은하들의 운동을 관측하여 예상보다 훨씬 큰 질량을 가진 물질이 있다는 걸 알게 되었고 암흑 에너지는 증력과 반대되는 힘으로 우주를 팽창 시키는 성분이며 원래 과학자들의 예측이면 물질들이 중력에 의해 감소해야 하는데 그렇지 않아 관측되었고 암흑 에너지는 공간에 대한 힘이기 때문에 공간이 팽창해도 밀도는 일정하며 우주 초기에는 우주에서 물질의 밀도가 높았으나 공간이 팽창하면서 물질의 밀도는 작아지고 공간에 대해 밀도가 일정한 암흑 에너지가 차지하는 비율이 커진다 그리고 보통 물질을 포함하여 이 모든 걸 반영한 우주 모양을 표준 우주 모형이라고 한

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허블 법칙은 멀리 있는 은하일수록 더 빠른 속도로 멀어진다는 것으로 우주가 팽팡한다는 걸 의미하였고 속도는 허블 상수 곱하기 거리로 표현한다 정상 우주론은 아인슈타인의 정적 우주론과 호일 골드가 주장하였고 우주가 시작과 끝이 없이 시간에 따라 일정한 모습을 유지한다는 우주론이고 크기는 증가 질량도 증가 밀도는 일정 온도도 일정하다고 주장했고 빅뱅 우주론은 온도와 밀도가 매우 높은 한 점에서 대폭발이 일어나 현재와 같은 우주가 형성된다는 이론으로 르메르트 허블 가모프가 주장하였고 크기는 증가 밀도와 온도는 감소한다고 주장하였으며 빅뱅 우주론의 증거는 수소 헬륨의 질량비 우주 배경 복사가 있었고 빅뱅 우주론의 한계로는 우주의 지평선 문제 우주 편평성 문제 자기 홀극 문제가 있었고 이러한 문제는 급팽창 이론으로 설명되었다

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외부 은하의 종류와 특징

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외부 은하의 종류와 특징

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허블의 외부 은하 분류는 진화적인 분류는 아니며 타원 은하는 평균 연령이 많은 붉은색 별로 나선 은하는 은하 중심부를 나선팔이 감싸고 있으며 막대 유무에 따라 나선 은하와 막대 나선 은하로 구분되며 불규칙 은하는 규칙적인 형태가 없으며 성간 물질이 많다  특이 은하는 강한 전파를 방출하는 전파 은하, 특정 스펙트럼에서 폭이 넓은 방출선을 관측하는 세이퍼트 은하 너무 멀리 있어 하나의 별처럼 보이는 퀘이사가 있다

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외계 행성계 탐사는 시선 속도의 변화 관측과 별 주위를 공전하는 행성이 주기적으로 별의 앞을 횡단하는 현상인 식현상과 외계 행성의 반지름이 클수록 중심별의 밝기 변화가 크고 나란한 경우에만 관측 가능하다 미세 중력 렌즈 현상은 지구와 별 사이에 중력이 강한 물체에 의해 빛이 휘는 현상으로 외계행성의 질량이 클수록 행성에 의한 중력 렌즈 밝기가 증가하며 질량이 작은 천체나 나란하지 않아도 관측 가능하다 또 직접 관측을 할 수도 있다

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별은 핵융합 반응으로 생성된 에너지를 방출하여 스스로 빛을 내는 천체로 탄생은 성운 네 저온 고밀도 영역에서 생긴다 성운은 성간물질이 밀집되어 구름처럼 보이는 곳이고 온도가 낮고 밀도가 높은 영역에서 어떤 계기로 중력 수축이 일어나며 입자들이 회전하여 원반 형성되며 중심부 온도는 상승된다 그 다음 단계는 원시별로 전주계열 단계로 에너지원은 중력 수축 에너지 중심부 온도가 1000만 K 도달 시 중심부에서 수소 핵융합 반응이 빠르게 시작한다 주계열성은 수소 핵융합 반응에 의해 스스로 빛을 내는 단계로 에너지원은 수소 핵융합 정역학적 평형 단계이며 크기가 일정하고 안정적이며 일생의 90%를 차지한다 태양 질량 정도의 별은 주계열성 적색거성 행성상 성운 백색왜성 순이며 더 큰 별은 주계열성 초거성 초신성 폭발 중성자별 혹은 블랙홀 순이다

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암흑 물질과 암흑 에너지

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암흑 물질과 암흑 에너지

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암흑 물질은 우주 물질의 약 85%를 차지하는 것으로 생각되는 물질의 가설상의 형태이다. 암흑 물질은 전자기장과 상호 작용하지 않는 것처럼 보이기 때문에 암흑이라고 불리는데 , 이는 전자기파를 흡수, 반사 또는 방출하지 않으므로 탐지하기 어렵다는 것을 의미한다. 여러가지 천체물리적인 현상들에서 눈에 보이는 물질보다 더 많은 물질이 필요한 중력 현상들을 설명하기 위하여 암흑물질이 도입되었다.

암흑에너지는 우주를 가속팽창시키기 위해 전 우주에 걸쳐서 분포할 것으로 추정되고 있는 가상의 에너지이다. 일반상대성이론에 기초한 우주론에서는 압력의 3배와 질량에너지밀도의 합이 음이 되면 우주가 가속팽창하게 되므로 이런 특성을 가진 에너지를 암흑에너지라 한다.

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허블 법칙은 은하가 지구로부터 멀어져가는 속도가 지구로부터 거리에 비례한다는 천체 관측 법칙이다.

외부 은하로부터 오는 빛의 스펙트럼에서 보이는 적색편이가 지구로부터의 거리에 비례한다는 법칙인데,

적색편이는 도플러 효과에 의해 광원이 관측자로부터 멀어질 때 생기며, 그 편이의 크기는 후퇴하는 속도에 비례한다. 허블은 46개의 외부 은하 관측자료를 바탕으로 지구로부터 멀어지는 후퇴 속도가 지구로부터의 거리에 비례한다는 결론을 얻고 이를 발표하였다. 이러한 허블 법칙은 우주 팽창론의 첫 번째 관측 증거이며, 또한 빅뱅에 대한 증거로도 널리 인용된다. 후퇴속도와 지구로부터의 거리 사이의 비례 상수는 허블 상수라고 불린다.

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외부 은하의 종류와 특징

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외부 은하의 종류와 특징

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나선은하는 나선 모양의 팔을 가지고 있는 은하로서 우리 은하의 근처에 가장 밝은 은하들 중에서 불규칙 은하들을 제외하고 대부분을 차지하고 있는 은하이다. 나선은하는 일반적으로 은하의 자전축 중심부 부근에 대칭적으로 위치한 팔을 두 개 이상 가지게 된다. 정상나선은하의 팔은 핵으로부터 직접 나오고, 막대나선은하의 경우는 막대의 끝으로부터 팔이 나온다.

타원 은하는 빛의 분포는 고르며, 표면 밝기는 중앙에서 바깥으로 갈수록 감소하는 단순한 형태를 띠지만 은하의 크기가 나선은하보다 비교적 크다. 비교적 다른 은하에 비해 성간물질은 많이 보유하고 있지 않다.

특정한 형태를 띠지 않고, 대칭적이거나 규칙적인 구조를 보이지 않는 은하를 불규칙 은하라고 하는데, 이런 불규칙은하도 두 개의 독특한 군으로 구분된다. 불규칙은하 I 형의 은하들은 별을 스펙트럼에 따라서 분류할 때 질량이 크고 매우 밝은 별들인 OB형에 속하는 별들이 많고, 전리된 수소인 HII 영역이 잘 나타나며, 젊고 금속이 풍부한 종족 I의 성향이 두드러지게 보이는 은하들이다. 반면 불규칙은하 II 는 매우 불분명하거나 아주 특별한 은하들을 말하는데, 별들이 뚜렷이 보이지 않고 성간 먼지의 뚜렷한 흡수선이 보이며, 가스 성분의 많은 방출선이 보이는 은하이다.

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생명체가 존재할 수 있는 가장 중요한 조건은 액체 상태의 물을 가질 수 있는지의 여부이다. 물은 생명체 안에서 다양한 물질을 녹여 운반할 수 있는 우수한 용매이고, 비교적 높은 비열을 가지고 있어서 체내의 온도를 일정하게 유지시키고 화학 반응이 안정적으로 일어나는 데 기여한다. 물이 액체 상태로 존재하려면 행상은 적절한 표면 온도를 가져야 하므로, 이러한 조건을 만족하는 행성은 중심별로부터 적당한 거리에 놓여 있어야 한다. 중심별의 밝기가 밝을수록 적당한 거리는 점점 멀어진다.

중심별의 질량이 너무 크면 생명체가 존재하기 어렵다. 우선 질량이 너무 큰 경우에는 별의 수명이 짧아 생명체가 진화할 수 있는 시간이 부족하다. 질량이 큰 별은 연료가 많아서 별이 오래 동안 유지될 것 같지만 그 수명이 오히려 짧다. 왜냐하면 질량이 큰 별은 중심부에서 더 높은 온도를 형성해서 연료를 더 빠르게, 더 높은 효율로 사용하기 때문이다.

한편, 중심별의 질량이 너무 작은 경우에도 생명체가 존재하기 어렵다. 중심별의 질량이 작으면 밝기가 어두우므로, 생명 가능 지대가 중심별과 비교적 가까운 곳에 형성된다. 이때는 행성이 중심별로부터 받는 조석력이 너무 강해져서 행성의 표면이 불안정해지고 행성의 자전 속도가 느려지면서, 결국에는 지구의 달처럼 동주기 자전을 하게 된다. 행성이 중심별의 주위를 동주기 자전하면 행성은 항상 같은 면만 항성과 마주하게 되는데, 이 경우 낮과 밤의 변화가 없어 생명체가 살기 어렵다.

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지구에서 행성까지 거리가 너무 멀어 대부분의 연구는 외계 행성을 직접관측하는 방식이 아니라 여러 가지 간접적인 방법을 활용해 조사를 한다.

가장 용이하게 많이 쓰는 방법은 도플러 효과 이용하는 것인데, 스스로 빛을 낼 수 없는 행성은 별에 비하면 너무 어두워 직접 관측이 불가능하지만, 행성에 의한 중심별의 미세한 떨림 현상은 관측할 수는 있다. 별은 행성에 비해 질량이 매우 크기 때문에 중심 별의 떨림 아주 미세하지만 별의 스펙트럼을 분석하면 도플러 효과에 의한 이동 정보를 알 수 있다. 나란히 놓인 경우에 쓸 수 있는 방법이지만, 도플러 효과를 응용하면 행성의 크기나 질량을 알 수 있는 장점이 있다.

미세중력렌즈도 사용이 되는데, 은하계 중심부에 위치한 천체의 중력으로 인해 뒤쪽 천체의 빛이 아주 미세하게 굴절되는 현상을 이용한다. 은하계에서 위치한 별이 행성을 가지고 있으면 행성의 중력이 추가적인 변화를 , 반응을 일으키는데,이를 통해 행성의 위치,존재 여부를 파악한다.

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별의 에너지원과 내부 구조

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별의 에너지원과 내부 구조

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핵융합 에너지란 4개의 수소 원자가 핵융합을 통해 하나의 헬륨 원자가 되면서 함께 발생하는 에너지를 말한다. 이러한 수소의 핵반응 때에는 4개의 수소 원자핵을 합한 질량보다 1개의 핼륨핵의 질량이 약간 작은데, 에너지-질량 등가의 법칙에 의해 감소된 질량만큼의 에너지가 발생한다.

주계열성의 경우 수소 핵융합 반응을 주로 하며, 수소가 모두 헬륨으로 전환되면 헬륨 핵융합 반응이 일어난다. 헬륨이 모두 탄소로 변하면, 다시 탄소핵의 수축이 일어나면서 탄소 핵융합 반응이 일어난다.

수소 핵융합 반응은 중심부의 온도에 따라서 두 가지 반응으로 나뉘는데, 먼저 양성자-양성자 반응인 p-p반응으로 이는 온도가 1000만~1800만 K인 주계열성에서 일어난다. p-p반응에서는 수소의 양성자가 직접 충돌하여 헬륨을 만든다. 온도가 1800만 K이상이 되면 CNO순환 반응이 일어나는데, 이 때는 수소 원자핵이 질소핵과 산소핵을 거쳐서 헬륨핵으로 완성된다.

H-R도에 나타난 주계열성들 중에서 비교적 온도가 낮은 하단부의 별들에서는 p-p반응이 우세하며, 상대적으로 온도가 높은 상단의 별들에서는 CNO순환이 더욱 우세하다.

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별은 별과 별 사이, 성간의 기체와 먼지들이 밀집된 성간운, 수소가 분자 상태로 존재하는 거대 분자운 속에서 태어난다.

위 사진은 성운 중에서 독수리 성운이 있는데 별들이 태어나는 기둥을 찬드라 X-선 만원경과 허블 우주 망원경으로 촬영하였다. 새로 태어난 별에서 나온 강렬한 빛이 먼지와 기체를 증발시켜 별을 품은 알이 기둥 끝에서 하나하나 모습을 드러내고 있고, 새로 태어난 별은 강한 X선을 방출하므로 X선 사진에는 더 밝게 보인다.

다른 예로 독거미 성운은 대마젤란 은하 안에 있는 거대한 별 형성 영역인데, 이들은 곧 초신성 폭발로 짧은 생을 마치게 되고,  폭발의 충격파는 독거미 성운으로 전해져 더 많은 별들이 태어나도록 만들 것이다.

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허블 법칙(허블-르메트레 법칙): 은하의 후퇴 속도와 거리는 비례하다

v=c*Δλ/λ​​=Hr

허블 상수는 우주의 특정 지점에서 우주가 얼마나 빠르게 팽창하는지를 나타내는 단위이다.

+허블 상수의 딜레마-허블 상수 값의 불일치

: 새로 발표되는 값이 더 정밀해지기는 하나, 특정한 측정 방법에 대해서만 그러하다. 예를들어, 방법1로 측정한 결과와 방법2로 측정한 결과의 차이가 점점 벌어져 서로 아예 다른 값을 가리키고 있다.

그러한 두가지 방법은

1. 빅뱅 이후 약 40만 년 전의 잔광이라고 가정되는 우주 마이크로파 배경 복사선의 해석;H=약 67.4km/sec

2. 먼 은하에서 발견되는 초신성 이용;H=약 74km/sec

이다.

이 문제에 대해 제네바 대학의 롬브라이저 교수는 서로 다른 허블상수 값의 불일치를 해결할 수 있는 가설을 제시했다: 약 2억5천만 광년 떨어진 거품(bubble)내부의 평균 질량 밀도가 우주 나머지의 50%보다 낮다면 두 측정방법의 결과가 일치한다.

그러나 우리 은하와 안드로메다 은하를 둘러싼 거품 내의 밀도가 우주 나머지보다 낮아야 하는 이유는 분명하지 않으며, 이 가설은 빅뱅이론의 기초 개념인 거대 스케일의 균질성(homogeneity)가정을 부정하는 것이다

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외부 은하와 우주 팽창

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외부 은하와 우주 팽창

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-허블의 은하 분류 체계

1. 타원 은하: 오래된 별들이 많고, 대체로 붉은 색임.

2. 나선 은하: 어린 별들이 많고, 대체로 푸른 색임.

(1) 정상 나선 은하: 중심부에 막대 모양의 구조가 없음

(2) 막대 나선 은하: 중심부에 막대 모양의 구조가 있음

3. 불규칙 은하: 불규칙한 형태를 띠고 있으며 많은 성간 물질과 젊은 별을 거느림

*허블은 은하의 형태가 방향성을 가지고 변화하는 것으로 생각하여 이를 통해 은하의 진화를 설명하고자 하였으나, 곧 이는 잘못되었음이 밝혀짐.

은하는 한번 형성되고 시간의 흐름에 따라 그룹을 이루며 서로 병합하며 진화하다가 은하 내부의 차가운 가스와 먼지의 공급이 고갈되면 별이 더 이상 태어나지 않아 결국 늙은 별만 남게 되는 죽음에 이른다고 함

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외계 행성과 생명체 탐사

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외계 행성과 생명체 탐사

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외계 생명체가 존재하기 위한 행성의 조건:

1. 물이 액체 상태로 존재할 수 있는 생명 가능 지대에 위치

2. 적정한 두께의 대기(온실효과)

3. 위험한 전자기파를 차단시키는 자기장의 형성

4. 중심별의 진화 속도가 느리고 수명이 긺

외계 행성의 탐사 방법

1. 중심별의 스펙트럼을 분석하여 별의 움직임을 알아냄(도플러 효과 이용)

2. 행성이 중심별 앞을 지날때 중심별의 밝기가 감소하는 것을 이용(식 현상 이용)

3. 거리가 다른 2개의 별이 같은 방향에 있을 경우 뒤쪽 별의 별빛이 앞의 중력에 의해 미세하게 굴절됨을 관측함(미세 중력 렌즈 현상 이용)

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빅뱅우주론은 정상우주론과 대비되는 이론으로 우주의 모든 물질과 에너지가 온도와 밀도가 매우 높은 한 점에 모여있다가 빅뱅을 일으켜 팽창하면서 냉각되어 현재와 같은 우주가 되었다는 내용을 담는다. 주창자는 가모(가모프)로 질량은 변화가없으나, 팽창하기에 밀도는 낮아진다고 주장한다. 이 빅뱅 우주론의 증거로는 허블이 외부 은하 스펙트럼을 관측한 결과 대부분의 은하에서 일어나는 적색편이 현상과 이에서 나온 외부은하의 후퇴 속도와 거리 사이의 관계를나타내는 비례상수인 허블상수, 펜지어스와 윌슨의 관측을 통한 우주 배경복사 예측 성공, 우주의 수소와 헬륨의 3:1 질랑비 예측 성공등이 있으나, 우주의 지평선 문제,편평성 문제,자기 홀극 문제등의 설명 불가능한 문제들도 있다.

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외부 은하는 우리은하 바깥에 존재하는 은하로 허블이 세페이드 변광성을 이용하여 안드로메다성운의 거리를 측정하며 처음 발견되었다. 허블은 은하를 모양에 따라 나선팔이 없고 타원이며 편평도에 따라 구분하고 은하를 구성하는 대부분의 별이 질량이 작고 나이가 많아 붉은색이고 성간물질이 적은 타원은하, 은하 중심부를 나선팔이 감싸며 은하핵을 가로 지르는 막대 모양 구도의 유무에따라 구분하는 나선은하(우리은하는 막대나선은하로 막대 구조 양끝에서 나선팔이 나옴), 불규칙한 불규칙 은하로 나뉜다. 그리고 특이 은하가 있는데 이에는 강한전파를 방출하고 가시광선 영역에서 대부분 타원은하로 보이는 전파은하, 아주 밝은 핵과 넓은 방출선을 자랑하는 세이퍼트은하, 은하지만 멀어서 별처럼 보이는 퀘이사가있다.

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외계 행성은 태양이 아닌 다른 항서믜 주위를 공전하는 행성으로, 이들은 외계 행성계를 이룬다. 이것들은 직접 관측하기엔 크기가 작고 스스로 빛을 내지 않아 어렵지만, 시선속도의 변화를 통해 시선 속도에 따라 변하는 도플러 효과에의한 중심별의 스펙트럼 파장 변화를 통해 알 수 있다. 이 방법은 행성의 질량이 클수록 도플려효과가 커 효과적 이고 파장변화로 행성의 질량까지 측정 가능하다. 그러나 이 방법은 행성의 공전 궤도면이 관측자와 수직일시 불가능하고 질량이 작거나 행성이 중심별과 멀면 관측이 어렵다.

다른 관측 방법으로는 식 현상을 이용한 밝기 관측, 미세 중력렌즈를 통해 행성의 중력에 의한 추가적 밝기 증가 관측, 직접 관측등이있다. 우리가 외계 행성을 탐사하는 이유로는 우주로의 활동 영역을 넓히기 위함이 있다.

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원시별은 중력수축으로 에너지를 만들고 주계열성은 수소핵융합을 통해 에너지를 만든다. 이때 수소 핵융합은 4개의 수소 원자핵이 결합하여 1개의 헬륨 원자핵을 만드는 것을 말하고 이과정은 p-p반응과 cno반응으로 나뉜다. 첫번째 반응은 주로 중심부 온도가 1800만K 이하인,태양과 질량이 비슷한 별에서 일어나는 반응으로 양성자끼리 반응하여 수소원자핵 6개로 1개의 헬륨 원자핵과 2개의 수소원자핵을 만들어낸다. 그리고 두번째 반응은 탄소 질소 산소 순환 반응으로 수소원자핵 4개가 헬륨원자핵 1개를 만들어내는데 이때 탄소 질소 산소가 촉매의 역할을 해준다. 이는 질량이 태양의 약2배인 별에서 주로 일어나며 중심부의 온도가 약1800만K이상일때 우세하게 일어난다.

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별은 성운의 저온 고밀도 지역에서 만들어져 중력수축을하는 원시별에서 시작한다. 이 원시별은 온도가 1000K까지 오르며 중심부에서 수소 핵융합을 하며 일생의 대부분의 시간을 보내게 되는 단계인 주계열성에 이르고, 태양과 질량이 비슷하다면 중심에서 헬륨핵융합을하고 표면의 온도가 낮고 광도가 큰 적색거성의 단계를 거쳐 행성상 성운이 되고 백색왜성이 된다. 태양의 질량보다 매우 큰 별이라면 주계열성 이후 철까지 핵융합하는 초거성 단계를 거쳐 우라늄까지 만들어내는 초신성 폭발을 거쳐 밀도가 매우 큰 중성자 별이 된다. 이때 밀도가 너무 크다면 블랙홀이 된다.

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빅뱅 우주론과 정상 우주론의 구분

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빅뱅 우주론과 정상 우주론의 구분

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빅뱅 우주론은 우주가 태초의 대폭발로 시작되었다는 이론으로 이 빅뱅우주론에 따르면 우주는 오래전 거대한 폭발로 생겨났다. 처음에 우주는 상상할 수 없을 만큼 작고 밝고 뜨겁고 높은 밀도에서 시작했으나 폭발 이후 계속 팽창해 나가고 있다. 이 팽창과정에서 우주 질량의 일부가 뭉쳐 별들을 만들었고 이들 별들이 거대한 별의 집단인 은하를 이룬다. 또한 팽창 우주는 생성되고부터 유한한 시간밖에 지나지 않았으며, 우주의 평균밀도는 끊임없이 감소하여 현재와 같은 희박한 상태가 되었다고 한다. 이 우주론은 멀리 떨어진 은하일수록 우리 은하계로부터 빠른 속도로 멀어지고 있다는 사실과 3 K라는 ‘우주배경복사’에 근거한다. 이 설은 그 이전의 우주상태를 제대로 설명하지 못하는 문제가 있지만, 1981년 앨런 구스가 제안한 ‘인플레이션 우주론’은 이 점을 다소나마 해결하고 있다.

정상 우주론은 정상우주론(steady-state cosmology)은 우주의 모든 곳이 동등하고 시간에 따라 변하지 않는다는 이론이다. 이에 따르면 우주는 시작과 끝이 없이 영원하다. 허블의 법칙에 의해 우주가 팽창하고 있으므로 물질의 밀도가 점점 작아져야 하지만, 이를 상쇄하기 위해 물질이 계속 생겨나서 결과적으로 물질의 밀도가 시간에 따라 변하지 않는다고 한다. 이 이론은 대폭발 우주론의 대안으로 1950년대에 주로 연구되었으나 현재는 관측 결과와 어긋나는 점이 너무 많아서 폐기된 이론이다.

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외부 은하와 우주 팽창

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외부 은하와 우주 팽창

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외부 은하는 총 3가지로 분류할 수 있다. (타원은하)- 타원은하는 모양에 따라 은하를 분류할 때 타원 형태의 은하. 타원은하는 마치핵과 같이 보일 뿐 나선팔이 없다. 편평도에 따라 E0에서 E7까지 분류되는데, E0는 구형에 가깝고 E7은 가장 납작한 형태를 보인다. 일반적으로 원반부가 없는 중심으로부터 주변으로 가면서 완만하게 어두워지는 형상을 하고 있다. 타원은하에는 가스 등의 성간물질이 거의 없고 O · B형 별을 포함하지 않으며, 대부분 구상성단과 비슷한 항성계로써 종족 II에 속한 별들로 구성되어 있다. (나선 은하)- 나선은하는 나선의 팔을 가지고 있는 외부 은하. 중심부에는 구형의 은하핵이 있고 핵에서부터 뻗은 나선팔로 이루어져 있다. 외부 은하의 대부분이 나선은하이다. 정상 나선은하(S)와 은하핵이 가로막대형인 막대 나선은하(SB)로 나눈다. 나선은하는 팔이 감긴 정도에 따라 S0, Sa, Sb, Sc형과 SBa, SBb, SBc형으로 나눈다. 우리 은하는 중심부의 세부 구조가 밝혀지면서 최근 막대나선은하로 분류, 안드로메다 은하는 정상 나선은하이다. (불규칙 은하)- 불규칙 은하는 규칙족인 형태가 없는 것을 의미한다. 팽창우주(expanding universe)는 우리 우주 공간의 모든 점들이 시간이 지남에 따라 서로 거리가 멀어지며 커지고 있는 것을 일컫는 용어이다. 이는 1929년 허블의 법칙으로 처음 확립되었으며 그 뒤 지금까지 수많은 관측으로 일관되게 확인한 결과이다. 또한 이론적으로는 일반상대성이론을 바탕으로 하여 대폭발 우주론으로 정립되었다. 특히 우주가 단순히 팽창하는 것을 넘어서 팽창 속도가 점점 빨라지는 가속 팽창의 상태에 있는 것으로 밝혀졌다.

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별의 에너지원과 내부구조

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별의 에너지원과 내부구조

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수소 핵융합 반응은 중심부의 온도에 따라서 두 가지 반응으로 나뉜다. 먼저 양성자-양성자 반응인 p-p반응으로 이는 온도가 1000만~1800만 K인 주계열성에서 일어난다. p-p반응에서는 수소의 양성자가 직접 충돌하여 헬륨을 만든다. 온도가 1800만 K이상이 되면 CNO순환 반응이 일어나는데, 이 때는 수소 원자핵이 질소핵과 산소핵을 거쳐서 헬륨핵으로 완성된다.정밀한 계상에 의하면 질량이 큰 별의 경우에는 중심의 핵반응 부분의 바로 바깥층은 대류층이되고, 그 밖이 전도층인데 반하여, 질량이 작은 경우에는 전도층 밖에 대류층이 있습니다. 질랴이 아주 작은 경우에는 대류층만 존재하는 것으로 알려지고 있다.

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별의 에너지원과 내부 구조

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별의 에너지원과 내부 구조

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원시별의 주요 에너지원: 중력수축에너지

->발생한 에너지의 일부는 빛으로 방출되고 일부는 내부의 온도를 높이는 데 사용된다

주계열성의 주요 에너지원: 수소핵융합 반응

1. 양성자-양성자 반응(P-P반응): 수소 원자핵 6개가 반응에 참여하여 헬륨 원자핵 1개와 수소 원자핵 2개 생성, 중심부 온도 1800만k 이하

2. 탄소-질소-산소 순환 반응(CNO순환 반응): 수소 원자핵 4개가 반응에 참여하여 헬륨 원자핵 1개 생성, 나머지는 촉매 역할, 중심부 온도 1800만k 이상

거성 및 초거성 단계의 주요 에너지원: 수소보다 무거운 원소의 핵융합 반응

핵융합 반응 순서: 헬륨-탄소-네온-산소-규소----

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주계열성의 중심부에서는 수소 핵융합 반응이 일어나고

내부 기체의 압력 차이로 발생한힘과 중력이 평형을 이루어

크기가 일정하다. 별의 질량이 클수록 주계열성에 머무는 시간이 짧다.

질량이 태양과 비슷한 별의 진화:

주계열성-적색 거성-행성상 성운-백색 왜성

적색 거성) 중심부에서 헬륨 핵융합, 핵을 둘러싼 수소층에서 수소 핵융합

질량이 태양보다 매우 큰 별의 진화:

주계열성-초거성-초신성-중성자별 혹은 블랙홀

중성자별) 폭발 이후 핵의 질량이 태양의 1.4배~3배

블랙홀) 폭발 이후 핵의 질량이 태야의 3배 이상

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외계 행성계 탐사를 하는방법은 직간접적으로 여러가지가 있는데 먼저 중심별의 시선속도 변화를 이용하는 방법으로 별과 행성이 공통질량중심으 ㄹ중심으로 공전함에 따라 별의 시선속도가 변하면서 도플로효과에 의한 별빛의 파장 변화가 생긴다고한다 따라서 별빛의 스펙트럼을 분석하면 행성의 존재를 확인할 수 있다고한다 그리고 행성의 질량이 클수록 별빛의 도플러효과가 커서 행성의 존재를 확인하기 쉽다고 하는데

처음에 시선속도의 편차가 커질수있는 방법으로 시선 속도니까 그시선으로 움직이는 속도니까 별과 행성이빠르게 움직이면 되지 않을까?

라고 해서 그렇게 답을 적은적이있는데 답은 행성의 질량이 커지는것이었다 그런데 생각을해보니 행성과 별의 이동속도가 빨라지려면 중력으로인해 공통질량중심을 빠르게 회전해야하니까 중력이 커야지 회전할수있다는 사실을 깨닫게되었다

다음으로느 ㄴ식현상으로 행성이 별을 가릴때 가려지는 면적에 따른 밝기변화로 행성을 확인할 수 있고 미세 중력렌즈 현상을 이용하는방법으로 배경벼르의 밝기가 별과 행성의 중력으로 인해 렌즈현상으로 밝기가 밝아지는것으로 행성의 존재를 확인할 수 있다.

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암흑 물질과 암흑 에너지 

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암흑 물질과 암흑 에너지 

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암흑물질은 전자기파로 관측되지 않는다는 특징이있기때문에 중력을 이용한 방ㅇ법으로간접적으로 존재를 추정할수있다고한다

그예로는 은하단과 암흑물질에 의해 외부은하가 굴절돼서 보이는것을 예로 들수있고 또다른 예시로는 은하의 회전속도로 예를 들수있는ㄴ데 은하의 중심부는 중심으로부터 멀어질수록 회전속도가 중력이 약한만큼 줄어들것으로 예상이되었는데 암흑물질에 의해 중력이 강해져 더 빠른 속도로 관측이 되었다 .

그리고 우주가 지금 가속 팽창하고있다고 배워서 처음에 감속팽창한다는 말이 이해가 되지않았는데 조사해보니 암흑 에너지는 척력이 존재하기떄문에 팽창을 가속시키는 역할을하는데 우주 발생 초기에는 암흑물질의 양과 보통물질의 양이 암흑 에너지보다 많았기때문에 물질은 중력을 가지므로 인력이 더 크게 작용하여 감속팽창을 하게 되었는데 빅뱅우주론에서 질량은 변하지 않으므로 커지는 만큼 암흑에너지가 우주를 채우면서 점점 암흑 에너지가 더 많아져 인력보다 척력이 쎄지기때문에 우주가 가속팽창하고있다는 사실을 알게되었다 .

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별의 에너지원과 내부 구조 

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별의 에너지원과 내부 구조 

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먼저 원시별의 에너지원은

원시별은 기체압력차에의한힘보다 중력이 크무로 주요 에너지원으로는 중력수축에너지가 있고

태양의 중력수축 에너지를 구하는 식이있는데

태양질량=2x10^30 태양반지름=7x10^8 에서

중력수축 에너지는 =GxMxM/2R=약2x10^41이라고 하는데

태양광도는 약4x10^26

이므로 중력수축에너지를 모두 방출하는데 소요되는 시간은 E/L=1500만년으로 만약 중력수축만으로 광도를 유지한다면 태양의 수명은 약 1500만년밖에 되지 않을것이라한다 .

그다음에 주계열성의 에너지원으로는 주계열성은 주로 수소핵융합 반응으로 에너지를 유지하게되는데 수소핵융합반응은

양성자양성자 반응과 탄질산 순환반응으로 나뉜다

양성자 양성자 반응은 수소원자핵 6개가 헬륨원자핵 1개와 수소원자핵 2개로 바뀌는것이라고 하고

탄소짌소산소 순환반응에서는 4개의 수소원자핵이 1개의 헬륨원자핵으로 되는데 여기서 탄산질은 반응에 참여하지않고 촉매역할을 한다는사실을 알 수 있었다 .

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허블법칙과 우주론에서 빅뱅우주론과 정상우주론이 나오는데

빅뱅우주론의 한계에서 우주의 평탄성 문제라는게 있는데 먼저 이게무엇이냐면 빅뱅우주론에 따르면 물질의 양에따라 우주공간은 양수 혹은 음수의 곡률을 가지게되므로 곡률이 0인 편평한 공간이 될 가능성은 거의없다고 한다 그러나 관측에 따르면 우주공간은 완벽할정도로 편평하다고 한다 이게 평탄성문제인데 이걸 극복하기위해 등장한 이론이 급팽창 이론인데 급팽창 이론은 생성초기에 급격히 팽차아하여 공간의 크기가 매우 커지게되면 관측되는 우주의 영역은 평탄하게 보이게된다고 하는데 이부분이 이해가 안돼서 생각을 해보았는데

첫번째 사진을 보면 우주의 두별이 이으면 이런식으로 곡률이 생기는데 멀리서보면 이렇게 곡률을 확인할수 있게되지만 급팽창을하며 너무 커지면 두번째 그림은 이 곡률을 최대한 확대했을때 의 모습인데 이런식으로 보게되면 그 곡률이 마치 0처럼 보이게된다 이렇기때문에 우주가 편평한 공간처럼 보이는게 아닐까 하는 생각을 해보았다 .

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별은 핵융합 반응으로 생성한 에너지를 방출하여 스스로 빛을 내는 천체로 탄생장소는 성운 내 저온 고밀도의 영역에서 탄생하고 원시별이 탄생하게되는데 원시별에서 표면온도가 상승하다 1000k이 되면 가시광선을 방출하기 시작한다고한다

주계열 단계 중심부 온도가 1000만 k에이르면 별의 중심부에서 수소 핵융합 반응이 일어나 에너지를 생성하게된다

별의 일생중 약 90프로를 머무르는 가장 안정적인 단계로 관측되는 별 중에서는 주계열성이 가장 많다고한다

주계열성 별에서 수명과 질량은 반비례 관계를 가지는데 이는 질량이 큰별일수록 중심부의 온도가 높아 수소핵융합 반응이 빠르게 일어나 수소를 빨리 소비하기 떄문이다

그리고 거성단계를 지나면서 광도가 급격히 커지면 표면온도가 낮아지지만 광도가 급격히 커진다는 특징이 있다 그리고

별은 주계열성상태에서 정역학평형이라는 상태를 유지하고있는데

별의 종말에서는 거성단계 이후 중심부는 계속 수축하고 바깥층은 정역학 평형 이 깨지는 맥동변광성 단계를 거친다고 한다 .

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암흑물질과 암흑에너지 

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암흑물질과 암흑에너지 

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지금 배우고있는 내용이지만 지금까지 배운것을 써보면 암흑물질은 관측되지않은 미지의 물질이며 예상보다 훨씬큰 질량을 가지고있는 물질이다 암흑에너지는 중력과 반대로 우주를 팽창 시키는 성분이다

암흑물질과 암흑에너지는 내가 우주에 가장관심을 갖는 것중 하나 이다 미지의 물질이있어서 사람들은 그것을 탐구하고 발전하는 과정이 재밌다고 생각하기에 우주에 풀리지않은 비밀같은것으로 있는게 재밌다

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허블 법칙과 우주 팽창론 

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허블 법칙과 우주 팽창론 

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말그대로 허블법칙이 나온다 허블법칙은 속도=허블상수x거리 이가있고 몇개더있다 이것을보는데 요즘 지구과학이 물리내용이 나오는거같아 머리가아프다 우주팽창론은 1학년때배운 빅뱅우주론에 +되는것인데 여러 이론이나온다 초기에는 정상우주론과 빅뱅우주론이 대립하다가 점점 빅뱅 우주론의 뒷받침 하는 근거가 나오자 아인슈타인의 정상우주론이 진것이 재미있었다

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외부 은하와 우주 팽창

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외부 은하와 우주 팽창

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허블이라는 사람이 외부 은하를 분류한것이 나오고 일반 은하가이는 특이은하가 나온다 특이 은하에는 전파은하 세이퍼트은하 퀘이사가있다 이들은 공통점으로 중심에 거대 블랙홀이있다

허블이라는 사람은 알았지만 은하가 한 종류만 있는줄 알았는데

특이은하 라는게있어 신기했다

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생명가능지대라는 것 을배우는데 이것은 쉽게말하면 우리 인간같은 생명체가 살수있는 지대를 말한다 이에 해당하는 조건이 갖춰줘야 생명체가 있을수있는데 생명가능지대까지의거리와범위,중심별의 수명,중력의크기,행성의 공전주기와 자전주기, 생명체 탄생까지 걸리는 시간 등 이있다

이개념을 보면서 지구라는게 엄청 운이좋게 만들어진 것이고 외계에는 지적생물체를 보는게 거의 불가능이라고 생각했다

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말그대로 우리행성이아닌 외계 행성게를 찾는 방법 들을 알려주는 단원인데 시선속도 변화 식현상 미세중력렌즈현상 등등을 배운다

너무 여려웠던 단원이라고 개인적으로 생각했고 이해가 안가는 단원이기도 했다

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가장먼저 태양보다 질량이 2배낮은 주계열설에서 나타나는 반응인 PP 반응과 2배 높은 주계열성 에서 나타나는 CNO 순환 반응에대해 배우고 정역항 평형이라는 새로운 개념을 배운다 이번단원은 새로운 개념들을 배우는 단원이라 쉬웠던것같다

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작년에 배운 성운 원시별 주계열성 등을 배웠고 대부분 통합과학 에서 나온 개념들 이여서 공부한다기보다는 그동안 까먹은게 없는지 체크하는 듯한 단원이였다

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H-R도는 가로축을 별의 표면 온도, 세로축을 광도에 따라 별들의 위치를 표시한 그래프이다. 별들이 진화하는 과정에 따른 물리적 특성들을 쉽게 확인 할 수 있는 도표이다.
주계열성 : H-R도를 통해 천체의 별들을 분류했을 때, 약 90%의 별들은 이 주계열성에 속한다. 주계열성은 수소 핵융합 반응이 일어나며, 질량이 클수록 광도가 크고 반면에 질량이 클수록 수명이 짧다는 특징이 있다.

거성 : 주계열성의 오른쪽 위에 분포하는 별들로서 광도는 같은 분광형의 주계열성보다 크며, 밀도는 주계열성보다 작은 편이다.

초거성 : 거성보다 더 위쪽에 분포하는 별들로서, 반지름이 매우 크고 밝지만 밀도는 거성보다도 더 작다.

백색 왜성 : 주계열성 왼쪽 아래에 분포하는 별들로서, 핵융합 반응이 없으며 밀도가 매우 크다. 표면 온도는 상당히 높지만, 반지름이 작아서 밝지 않다.

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별을 그 별빛의 스펙트럼에서 나타나는 흡수선의 종류와 세기에 따라 O, B, A, F, G, K,M의 7가지로 분류한 것을 말하고, 분광형이라고도 한다. 스펙트럼형의 차이는 별의 대기를 이루는 온도의 차이에 따라 나타나는 것이므로, 스펙트럼형은 그 별의 온도를 말해 준다. O형에서 M형으로 갈수록 표면온도가 낮아진다.

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별의 표면온도와 광도 사이의 관계를 나타낸 그래프이다. 여러 물리량 사이에 관계식을 활용해 그래프를 해석하고 별을 종류별로 그래프 상에 분류하는 것이 흥미로웠다.

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H-R도는 별의 표면 온도와 광도를 이용하여 별의 분포를 나타낸 그래프로 가로축 물리량은 표면 온도이고 세로축은 광도를 나타낸다. 우리는 여기서 주계열성을 찾을 수 있는데 주계열성은 그래프에서 왼쪽 위에서 오른쪽 아래로 이어지는 좁은 띠 영역에 분포하는 별들이다. 별의 약90퍼센트가 이 주계열성이라는데 스피카,직녀성,시리우스A등 친숙하고도 신비로워서 인상깊게 남았다.

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기후변화의 요인, 인간 활동에 의한 기후 변화, 기후 변화의 영향과 대책

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기후변화의 요인, 인간 활동에 의한 기후 변화, 기후 변화의 영향과 대책

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자전축 방향의 변화
자전축은 26000년을 주기로 회전하고 있는데 이것을 세차운동이라고 부른다. 지구의 자전축이 회전하여 약 13000년 후엔 현재와 자전축의 경사 방향이 반대로 된다. 현재는 북반구를 기준으로 근일점에서 겨울이기 때문에 상대적으로 따뜻한 겨울이 된다 하지만 세차운동으로 인해 13000년 후에 북반구는 근일점에서 여름이 되고, 원일점에서 겨울이 된다.

자전축의 기울기 변화
다른 외부 요인의 영향이 없다면 자전축의 경사각이 커질수록 기온의 연교차는 커지게 된다.

지구 공전 궤도 이심률의 변화
북반구의 겨울철은 더 온도가 떨어지고, 여름철은 더 높아져 기온의 연교차가 더 커지는 결과를 가져온다.

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흑체가 방출하는 복사 에너지의 파장에 따른 세기는 표면 온도에 따라 달라지고 표면온도와 최대에너지 방출 파장은 반비례한다. 따라서 표면 온도가 높은 별일수록 푸른색으로 보이고 표면 온도가 낮은 별일수록 붉은색으로 보인다.

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엘니뇨는 처음에 매년 12월 페루 연안에 찾아오는 난류를 지칭하던 말이었다. 페루 어민들이 크리스마스와 연관시켜 붙인 이름이었다. 스페인어로 ‘남자 아이’를 의미하며 크리스마스 즈음에 나타나 ‘아기 예수’를 의미하게 되었다.

몇 년에 한 번씩 해표면 수온이 높은 상태로 1년 이상 지속되면서, 플랑크톤과 어획량이 급격히 감소하고 동시에 남아메리카 서해안에 호우가 자주 발생하는 등 기상이변 피해가 속출하면서 이 현상도 차차 엘니뇨라고 불리게 되었다.

남방진동은 열대 동태평양과 서태평양 사이에서 발생하는 대규모 기압 변동을 의미한다. 엘니뇨가 발생하여 열대 동태평양의 해수면 온도가 상승하면, 그 지역 대류권 하부 공기의 온도가 증가하면서 밀도가 줄어들고, 표면 근처의 기압은 상대적으로 낮아지게 된다. 결국 열대 서태평양 지역 기압과 열대 동태평양 지역 기압의 차이가 줄어들면서 남방진동 지수는 음의 값을 갖게 된다. 두 지역 간의 기압 차이의 감소는 무역풍과 반대 방향의 바람을 유도하여 결국 무역풍의 약화를 유도하고, 무역풍이 약화 됨에 따라서, 아열대 지역으로 향하는 에크만 수송이 약해진다. 이로써 열대 동태평양 지역에 나타나는 용승이 약화되어, 바닷속으로 부터의 찬물의 공급이 줄어들면서, 이 지역 해수면 온도는 상대적으로 높아지게 된다.

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기후 변화의 요인, 인간활동에 의한 기후 변화, 기후 변화의 영향과 대책

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기후 변화의 요인, 인간활동에 의한 기후 변화, 기후 변화의 영향과 대책

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지구 자전축의 경사각 변화는 지구 기후에 영향을 미친다. 이러한 지구 자전축의 경사각 변화의 원인이 무엇인지 알아보았다. 회전하고 있는 강체에 돌림힘이 작용할 때, 회전하는 물체가 이리저리 흔들리는 현상을 세차운동이라 한다. 지구도 회전하는 강체이고 지구는 극반지름에 비해 적도반지름이 조금 더 커 완벽한 구가 아닌 찌그러진 모양이므로 세차운동이 발생한다. 즉, 지구 자전축의 경사각이 변화하는 운동을 하게 되므로 지구 자전축의 경사각은 변화하게 된다.

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지구의 열수지는 지구가 태양으로부터 복사 에너지를 흡수하고 그 양만큼 우주로 다시 배출하며 복사평형을 이루는 것이다. 이것이 늘 지구의 기온을 좋게 만들어 주었으면 좋겠지만, 우리 지구에는 온실효과라는 것도 존재한다. 온실기체가 태양복사 에너지는 거의 투과시키고 복사에너지는 흡수함에따라 재복사에의해 지표의 온도가 높아지는 현상이다. 그리고 이것은 강화되며 지구온난화가 되며 우리지구를 데우고 있다. 나는 이것이 인간들의 환경파괴와 화석연료 때문이 크다는 점이 안타까까워서 추가적 해결 방안을 조사해 보았고, 친환경 소비와 재활용을 통해 실생활에서도 충분히 실천할수 있겠다고 생각했다.

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약층 아래의 심층에 존재하는 해수의 수평적 수직적인 흐름을 심층해류라고 한다. 또한 심층 순환은 밀도 차에 의해 구동되는데, 밀도는 수온과 염분의 영향을 크게 받기 때문에 열염순환이라고도 불린다. 주로 극지방에서 해빙이 생길 때 염분이 배제되기 때문에 밀도가 큰 해수가 생성된다. 이 고밀도 해수는 바닥 또는 더 큰 밀도의 해수를 만날 때까지 가라앉은 후에 다른 곳으로 흐른다. 심층류의 전형적인 흐름은 일 년에 수십km를 흘러갈 정도로 매우 느리다.

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대기대순환과 해양의 표층 순환

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대기대순환과 해양의 표층 순환

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대기대순환은 지구 표면이 받는 태양 복사 에너지의 불균등에 의해 형성된 전지구적인 대규모 순환시스템이다. 지구대기의 순환은 대부분 태양에너지에서 기인한다. 지구는 구형이기 때문에 평행광으로 들어오는 태양복사는태양 고도가 높은 적도지역에서 다른 지역보다 더 많이 흡수된다. 극지역은 태양복사 에너지가 더 적게 흡수되므로, 지구대기는 적도지역의 따뜻한 공기를 극지역으로 수송하게 된다. 이로 인하여 생기는 지구대기의 대규모 순환은 지역마다, 계절마다, 그리고 해마다 조금씩 다른 특성을 보이지만, 평균적으로는 매우 일정한 패턴을 갖는다. 특히, 이 대규모 순환 패턴을 이해하기 위해서는 지구 자전의 효과를 고려해야 한다. 만약, 지구의 자전이 없다면 적도지역의 가열된 공기는 밀도가 낮아져 상공으로 올라가 극지역으로 이동하게 된다. 한편 극지역 상공에서 냉각된 공기는 하강하여 지상 근처에서 다시 적도지역으로 이동하여 하나의 순환을 형성한다. 이 순환이 유지된다면, 이로 인해 적도지역 지상근처의 기온과 극지역 지상근처의 기온은 거의 같아지게 된다. 그러나 지구 자전이 존재하면, 지구 자전으로 인하여 생기는 전향력에 의하여 적도지역 상공에서 북극지역으로 이동하는 공기는 오른쪽으로 편향되어 북위 30도 부근에서 서풍으로 되어 역학적으로 불안정해지고, 더 이상 극지역으로 이동하지 못하고 하강하게 된다. 이렇게 지상으로 내려온 지상으로 공기는 일부가 다시 적도로 이동하여 하나의 순환을 형성한다.

표층 순환
해수면에서 발생라는 표층해류는 해수면 위에서 부는 우세한 바람에 의해 움직이는 넓고 느린 표층수의 흐름이 있으며 지구 자전에 의해 북반구에서는 오른쪽으로 남반구에서는 왼쪽으로 휘는 성향을 띤다.

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기후가 변하는 원인은 다양하게 있지만 이번에는 지구 외적 요인에 대해서 배운점이 인상 깊었다. 기후가 지구에서만 변하는게 아니라 우주단위의 힘을 받는거였다니 뭔가 거대함이 느껴지는게 신기했다.
이 외적요인으로는 26000년을 주기로 회전하는 자전축이 13000년마다 근일점과 원일점에서 반대가 되는것과 자전축 자체의 기울기 변화, 공전궤도 이심률 변화가있다.

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H-R도는 우선 별의 표면 온도랑 광도를 이용해 별의 분포를 나타낸 그래프이고, 그래프를 분석하면 가로축은 별의 표면 온도를 나타내며 왼쪽으로 갈수록 색지수가 작은 파란색을 띤다는 특징이 있고, 세로축은 별의 광도나 절대등급을 나타내면서 위로 갈수록 광도가 크고 절대등급은 작다는 특징을 지니고있다. 별의 종류에는 주계열성, 거성, 초거성, 백색왜성이 있다. 대표적으로 태양은 주계열성에 속한다.

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전향력의 작용으로 해수가 바람 방향에 대해 직각으로 수송되는 현상을 에크만 수송이라 한다. 해수가 바람 방향에 대해 직각으로 이동하는 이유는 표층해수에 작용하는 바람에 의한 응력과 전향력의 영향과 아래층 해수에 작용하는 상층해수에 의한 응력과 전향력의 영향이다. 바람에 의한 응력과 전향력은 서로 수직하게 작용하며 두 힘의 합력은 벡터합으로 대각선 방향으로 작용한다. 따라서 표층해수의 이동 방향은 바람 방향에 대해 기울어진 방향이 된다. 표층해수의 움직임은 아래층 해수에 영향을 미쳐 응력이 작용하게 된다. 표층해수에서와 마찬가지의 원리로 아래층 해수는 표층해수의 이동 방향에 대해 기울어진 방향으로 이동하게 된다. 이 현상이 연쇄적으로 작용하여 상층해수에 의한 응력이 사라지는 순간 그 깊이에서 해류의 이동 방향은 표층해류의 정 반대 방향이 되고 속도는 표층해류의 4% 수준이 된다. 표층부터 이 깊이까지 해수의 이동의 평균을 구하면 바람의 직각방향이 되기 때문에 에크만 수송은 바람 방향에 대해 직각 방향이 된다.

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엘니뇨 라니냐와 남방진동

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엘니뇨 라니냐와 남방진동

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엘니뇨는 무역풍의 약화로 적도 부근의 동태평양에서 중앙 태평양까지의 표층 수온이 평년보다 높은 상태가 되는 현상이고, 라니냐는 무역풍강화로 수온이 낮은 상태로 지속되는 현상이다. 이 엘니뇨와 라니냐는 필연적으로 기상변화또한 이끄는데, 이 변화가 남방진동으로, 수년에 걸쳐 열대 태평양의 동,서 기압 분포가 반대로 나타나는것이다. 나는 이 현상이 우리나라에 어떤 영향을 미치는지 궁금했고 조사한결과 우리나라는 여름에 엘니뇨의 영향을 받는다.

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슈테판 볼츠만 법칙을 이용해 에너지양=시그마x온도의 4제곱에 비례한다는 식을 사용하면 별의 광도를 구할수있고, 별의 크기는 별의 색지수나 분광형(표면온도)으로 구할수 있고, 별의 광도나 별의 반지름으로 크기를 측정할수있다.

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별빛은 모두 흡수 스펙트럼이 나타나며, 별마다 흡수 스펙트럼이 다르다는걸 알 수있다. 분광형에는 크게 O B A F G K M형이 있는데  표면온도가 3만k 이상이면 파란색을 띄고, 가장 낮은 온도인 3500k이하면 붉은색을 띈다는 특징을 가지고 있다. (Oh Be A Fine Girl Kiss Me)

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H-R 도는 별의 분포를 나타내는 그래프인데
가장왼쪽은 백색왜성 그위에 기다라고 가장 긴게 주계열성(가장많아서 가장김) 그중간에 오른쪽대각선위로 혹처럼달린게 거성 주계열성과 거성위에 있는게 초거성 이다 hr 그래프는 이렇게 간단히볼수있고 광도 계급은 로마자로 큰게 1 작은게 7해서 나타낼수있다

사실 별중에 가장쉬웠던단원으로 한 10분보고 다헀었다

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기후변화의 요인에는 자연적 요인과 인위적 요인이 있는데,지구 자전축의 기울기 변화로 또한 기후변화가 일어남을 알 수 있다. 현재 지구의 자전축은 약 23.5도이고, 기울기가 커질수록 태양의 남중고도 차이가 증가하여 기온의 연교차가 커진다는 특징이 있다.

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내가알던 지구과학이아니다 갑자기 우주로 나가버린다 일단 이단원은 글로 내용 정리하기에는 너무 힘들고 최대한 요약만할것이다

별의 색지수,표면온도,분광형과 표면온도(스펙트럼)(OBAFGK), 별의광도-절대등급,겉보기등급 ,별의크기-슈테판 볼츠만법칙 별의 광도와크기와 거리

이것을 이단원에 다배운다 내용이너무많은데 이중에 기억나는것은 별의 표면온도에 나타나는 흡수선의 종류와 세기를기준으로 분광형으로 분류한 OBAFGK 가기억나는데 학습지에서는 뭐라고 이게 외우는 극룰이다 해서 나왔는데 나도 나만의 것으로 하나 만들어서 외운 기억이났다
내가 실제로 배운다는게 많아서 좋기도한 단원이지만 이해가힘들어 싫은 단원이였다

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해수의 심층 순환은 해수의 밀도 차이에 의해 발생하며 밀도가 커진 해수는 서서히 침강하여 심해에서 느리게 이동한다. 따라서 표층 순환의 속도가 심층 순환의 속도보다 빠르다.

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대기 대순환과 해양의 표층 순환

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대기 대순환과 해양의 표층 순환

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지구는 구형이므로 위도별로 에너지 흡수량과 방출량이 같지 않다. 이로 인해 에너지의 흐름이 생기게 되며, 에너지의 흐름은 흡수량이 방출량보다 많아 에너지 과잉인 저위도 지역에서 에너지 방출량이 흡수량보다 많아 에너지 부족인 고위도 지역으로 흐르게 된다.

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기후변화의 요인에는 여러요인이있는데
너무 복잡하고 어려워 사진을 올려 대체해야곘다 이 사진은 외적요인이고  내적요인으로는 지구온난화 등이있다 그지구온난화를 발생시키는 것들도있고 가장큰것은 이산화탄소가배출되서이다

내가 기후 파트에서 이렇게 어렵게 공부하고 외우고 할줄몰랐다 외적요인이 너무어렵고 햇갈렸다 그리고이건내 생각인데 무슨원인이든 우리나라 기후 이상한거같다

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해수 올라오는게 용승 내려가는게 침강이다 해수가 바다로가면 용승 해안으로가면 침강
용승때매 서늘한기후가나타나고 좋은어장이나온다
침강은 온도가높아지고 산소공급
엘리뇨: 무역풍이약해지면서 따뜻한 서태평양 해수가 동태평야으로 이동한것
라니냐:무역풍이강화되서 서태평양 에 따뜻한게 있음
워커순환: 열대태평양에형성되는 동서 방향의 거대한 대기순환
남방진동: 엘리뇨 라니냐가 3~7년주기로 반대로나타남

사실 워커순환과 남방진동에 더많은정보가 있지만 가장 큰 뜾만 풀이해봤더 작년에 배운 엘리뇨 라니냐지만 다시봐도 어렵고 워커순환과 남방진동이 서 동 설명이랑 그림이랑 달라서 햇갈렸는데 영국기준이라서였나 암튼 뭐때매라는거 듣고서 이해됬다 (다음부턴 수업 열십히들을게요

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이제 작년에 배운게아닌 새로배우는 해수의 순환이다 먼저원인은 수온과 염분차 때매이다
심층순환은 저위도열을 고위도로 운반하고 열균향을맞추는등 여러 좋은역할이잇다

배운것이아니라 새로배우는거라 처음딱봤을땐 힘들곘다헀는데 막상보니 쉬운단원이여서 기분좋았다

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저위도: 태양복사 에너지 > 지구복사에너지
고위도: ""                         <         " "
여서 저위도의 과잉에너지가 부족한고위도로 이동한다
지구자전의 영향으로 북반구 남반구에 각각 3개 순환수포형성된다
9060 극순환 극동풍
6030페렐순환 편서풍
300해들리순환 무역풍

표층순환은 표층해류가 이루는 큰순환이다 거의 적도를경계로 대칭이다 위치는 북태평양,대서양 있고 남태평양 남극주변이있다
동서방형의 표층해류는 대기대순환에의해형성된다 남북방향은 대륙에막히면 생성됨
한류와난류가 만나면 조경수역형성

1학년때 배운것 확장판이여서 반가웠고 보기편헀다

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우주에 있는 별들은 H-R도에 나와 있는 종류 이외에 다른 별들도 존재하는데 표적으로 중성자성과 블랙홀이 있다
중성자별이란 중성자로만 이루어진 반경이 약 100㎞ 정도 되는 작은 별이지만 질량에 있어서는 태양과 비슷한 별이다 너무 어두워서 H-R도에 표기하지 않으며 중성자성은 밀도가 매우 크다
O, B, A, F, G, K, M, S, R, N 기호로 나타내지는 스펙트럼형이 있다
R, N형은 탄소와 시안의 흡수가 현저한 특징이 있고 C형이라 불리는 경우도 있다
행성상 성운의 스펙트럼에 독특한 금지선이나 수소 흡수선을 가진 P형이 있는데 스펙트럼형에는 기재되어 있지 않다

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색지수는 천체의 거리에는 무관하지만 성간소광의 영향을 받는다
성간소광은 먼지와 기체로 이루어진 성간물질이 별 빛을 흡수 또는 산란함으로써 별을 실제보다 더 어둡게 보이도록 만드는 현상이다
선강소광은 단파장에서 더 크게 나타나므로 성간소광을 받는 경우 색지수가 증가하며 이를 성간적색화, 초창기에는 색초과라고 표현하였다

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4.기후 변화의 요인, 인간활동에 의한 기후 변화, 기후 변화의 영향과 대책

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4.기후 변화의 요인, 인간활동에 의한 기후 변화, 기후 변화의 영향과 대책

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타원의 경우 이심률(e)는 0보다 크고 1보다 작다 0 에 근접할수록 원(구)에 가깝고, 1 에 가까울수록 직선(평면)이 된다
타원 형태인 지구의 공전궤도 모양은 긴 시간이 지남에 따라 변화한다 상대적으로 긴 타원형으로 늘어났다가 다시 원형에 가까운 궤도로 돌아오는데, 그 주기는 약 10만 년이다 즉 지구의 공전궤도 이심률 변화 주기는 약 10만 년이다
지구 공전궤도의 이심률이 변화하는 이유는 같이 태양 주위를 공전하는 목성과 토성의 상호작용 때문이라고 여겨지고 있는데 같이 공전하는 크기가 큰 행성의 중력의 영향으로 공전궤도가 주기적으로 변화하게 된다
100,000년의 기간 중에서 가장 이심률이 클 때에는 근일점이 원일점보다 약 20~30 % 더 많은 태양 복사 에너지를 받는다 지난 15,000년 동안 지구 공전 궤도의 이심률은 계속 작아져 왔으며 앞으로 약 35,000년 동안은 계속 작아질 것으로 예상된다고 한다

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3.엘니뇨와 남방 진동

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3.엘니뇨와 남방 진동

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엘니뇨에는 여러 종류가 있는 것으로 보이며, 크게는 일반적인 동태평양 엘니뇨와, 중태평양 엘니뇨가 있다
엘니뇨의 유형은 태평양의 수온 편차가 제일 큰 영역이 어디인가로 분류하는데 예를 들어 남아메리카 해안가에 해당하는 동태평양의 해수면 온도 차이가 더 클 경우에는 동태평양 엘니뇨,  날짜 변경선(경도 180도) 근처에서의 온도 차이가 클 경우에는 중태평양 엘니뇨로 분류한다
중태평양 엘니뇨가 발생하면 대서양의 허리케인이 육지에 도달하는 빈도가 늘어나며, 중태평양 라니냐가 발생하면 오스트레일리아 북서부와 머레이 달링 분지의 강수량이 증가하고 벵골만의 열대 저기압 빈도는 늘어나지만 인도양 전체의 폭풍 빈도는 감소한다

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온대나 열대의 해양에선 5개의 보편적인 수괴가 있는데 표층부터 수심 200m까지의 표층수와 표층수 아래에서 주수온약층 바닥까지의 중앙수, 그 아래에서 수심 약 1500 m까지의 중층수, 중층수보다 아래에 있으나 해저와는 접하지 않는 수심 약 4000 m까지의 심층수, 해저와 접하고 있는 저층수로 나뉜다
이중 표층수는 심층수에 비해 수온 염분등 특성의 시공간적 변동이 크다
중층수는 염분최소층으로 특징 지어지고 동해에선 수심 약 200~300m, 북태평양에선 200~700m사이에서 염분최소층이 나타난다 븍대서양의 중층에선 염븐이 높은 지중해수의 영향으로 뉴펀들런드의 북동 해역에서만 나타난다

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1. 대기 대순환과 해양의 표층순환

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1. 대기 대순환과 해양의 표층순환

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해양의 표층순환은 해양의 표층에서 무역풍,편서풍 등 탁월풍에 의해 많은 에너지를 받아 풍성순환이 일어나는 것을 말한다
풍성순환이란 남북 양반구의 편서풍과 무역풍에 의해 샹기는 환류 모양의 큰 타원형인 해양순환인데 해양 표층 아래에서 바암 응력에 의해 유도되는 해양순환을 풍성순환이라 한다
표층순환은 대기의 순환에 직접 영향을 받고 표면과 표면해수에서만 발견되며 수심 100m가 풍성순환의 하한 경계고 일반적으로 수평방향으로 움직인다 수평 방향의 수압 경도력이 작용하면 고수압에서 저수압 쪽으로 해수의 이동이 유도되고 이와 동시에 전향력이 작용하면서 수압 경도력과 전향력이 균형을 이루어 해양순환 즉 풍성순환이 발생하게 된다 이와 같이 풍성순환은 에크만 층보다 더 깊은 층까지 발생할 수 있는 것이다
풍성순환의 예로 서쪽에 흐르는 서안 경계류나 동쪽에 흐르는 동안 경계류가 있는데 서안 경계류가 동안 경계류보다 해류의 속도가 훨씬 빠른 이유는 전향력 차이와 잠재와도 보존성 때문이다

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H-R도

별들을 표면 온도와 절대 등급에 따라 배열한 도표
가로축 물리량: 별의 표면 온도, 분광형
세로축 물리량: 별의 광도, 절대 등급

H-R도와 별의 종류

주계열성: 도표의 왼쪽 위~대각선 방향으로 오른쪽 아래까지
-태양, 시리우스A, 스피카
거성: 주계열성의 오른쪽 위. 이중 붉은색은 적색 거성
-알데바란, 아크투르스
초거성: 거성보다 위
-베텔게우스, 안타레스
백색 왜성: 왼쪽 아래
-시리우스B

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흑체복사

흑체: 파장과 입사각에 관계없이 모든 빛과 열 등 에너지를 흡수하는 이상적인 물체
흑체복사이론: 흑체에서 나오는 여러가지 파장의 전자기파 중에서 에너지 밀도가 가장 높은 것의 파장은 흑체의 온도에 반비례한다

우리 일상 생활에서 이용되는 흑체 복사의 예시로는 열화상카메라(FLIR카메라)가 있다. 보통 사람의 채온을 310K정도로 볼때, 이를 빈의 변위 법칙에 대입하면 사람은 파장 약 9.5um근처의 적외선을 가장 크게 방사함을 알 수 있다.
이를 통해 열화상 카메라는 사람의 온도를 측정하기 위해 파장 10um근처의 에너지를 감지하는 센서를 사용한다.

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평상시

동-서 무역풍
동태평양에서 용승(표층수온 낮아짐)
서: 저기압, 구름과 강수량 많음
동: 고기압, 맑고 강수량 적음

엘니뇨

무역풍이 약해져 발생.

->동태평양의 연안 용승 약화-표층수온 덜 하강-따듯한 해수층이 얇아짐(수온약층이 더 깊어짐-동태평양 기압 낮아짐....

라니냐

무역풍이 강해져 발생.
표층수 수온약층 기울기 증가-서태평양의 저기압과 동태평양의 고기압 더 커짐

+워커 순환: 평상시 나타나는 서/동태평양의 순환(엘니뇨 시 약해지고 라니냐 시 강해짐)
++남방진동지수: 엘니뇨는 (-), 라니냐는 (+)

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지구의 기후 변화 요인은 크게 자연적 요인, 인위적 요인으로 나뉘며 이때 자연적 요인은 지구 내적 요인과 외적 요인으로 나뉜다.

자연적 요인

1. 내적요인: 대기와 기후 시스템(수륙 분포의 변화, 화산 활동 등)

2. 외적 요인: 세차운동, 지구 자전축 기울기 변화, 지구 공전 궤도 이심률 변화, 태양 활동의 변화

인위적 요인

1. 온실효과: 화석 연료 과다 사용에 따른 온실기체증가

2. 에어로졸 효과: 산업화에 따른 인간 활동으로 대기 중 에어로졸의 양 변화

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표층순환

표층 해수는 바람으로부터 에너지를 얻어 일정한 방향으로 흐르는 해류를 형성하고, 수평 방향으로의 전 지구적인 순환을 구성한다.
북태평양 아열대 순환: 북태평양해류-캘리포니아해류-북적도해류-쿠로시오해류
북대서양 아열대 순환: 북대서양해류-카나리아해류-북적도해류-멕시코만류
남반구: 남적도해류-동오스트레일리아해류-페루해류

남반구와 북반구가 대칭을 이루며, 북반구는 시계방향, 남반구는 반시계방향으로 순환

심층순환

매우 좁은 극지방 바다에서 해수의 냉각이 일어나 해수가 하강(침강)하고, 그 해수가 저위도로 흐를수록 가열된다. 가열된 해수는 다시 고위도로 흘러 냉각되는데, 이것이 심층순환의 원리이다.
북대서양 심층수: 그린란드 주변 해역의 따듯하고 염분 높은 해수가 찬바람에 의해 냉각되며 가라앉아 형성
남극 저층수: 남극 주변 웨델해에서 해수가 결빙하는 과정에서 밀도가 커진 해수가 침강하여 형성
남극 중층수: 남위 60도 부근에서 냉각되어 가라앉아 형성. 깊이 약 1000미터를 따라 북쪽으로 흐름

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대기대순환은 지구 규모의 열에너지 이동을 일으키는 가장 큰 규모의 대기 순환으로, 전향력과 위도에 따른 태양 복사 에너지의 양과 지구 복사 에너지의 약 차에서 비롯된 에너지 불균형이 원인이라고 한다.
지구가 자전하지 않으면 하나의 거대한 열 대류 순환이 일어나는데, 북반구 지상에는 북풍만, 남반구 지성에는 남풍만 불 것이다.
이러한 대기 순환이 우리가 사는 환경에는 어떤 영향을 미칠지 알아보고싶다

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표층순환을 배우고나니 다음은 심층 순환을 배웠다. 표층순환은 대기의 순환 때문이면 심층순환은 무엇 때문인지 궁금햇는데 염분과 수온에 의한 밀도 차이라는 점이 인상깊었다. 밀도 차이로 이동할 수 있다니. 밀도가 높은 찬물이 웨델해, 래브라도해, 노르웨이해에서 가라앉는다는 사실또한 알수있었으며 이런 순환이 신선한 산소를 해양전체에 순환시킨다는 점이 신기했다.

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대기 대순환과 해수의 표층순환

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대기 대순환과 해수의 표층순환

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1학년 때에는 위도에따른 세가지 대기 순환인 해들리 순환,페렐 순환,극 순환 정도만 배웠었는데 이번엔 그에 따른 고압대인 극 고압대, 한대 전선대, 아열대 고압대, 적도 저압대등을 배웠다. 그리고 이렇게 나뉘는 이유가 지구의 자전과 위도에 따른 에너지 불균형 때문이고 만약 자전이 없다면 순환모형이 한개라는 점이 자전이 우리 지구에 얼마나 영향을 미치는지 새삼 느껴져서 신기했다. 그리고 이 대기의 순환이 그대로 해수에 영향을 미친다는 상호작용 관계도 마음에 들었다.

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평상시에는 무역풍으로 인해 따뜻한 해수가 서태평양으로 이동한다 하지만 엘니뇨가 발생하면 무역풍이 약화가 되어 일어난것이므로 따뜻한 해수가 동태평양에 머무르게 되므로 서태평양에서 오는 비가 동태평양에서 오게 되고 용승이 일어난다 그리고 라니냐가 일어나면 무역풍이 강화되어 일어나기 때문에 평상시에 비가 오는 서태평양 지역에는 비가 더 많이 오고 수온약층 또한 더 깊어지고,기압 또한 더 낮아지는 특징이 있다.(동태평양-서태평양 기압 값 순서대로 나열:라니냐-평상시-엘니뇨)

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대기 대순환이란 지구의 위도에 따른 에너지 불균형으로 생기는 전지구적 순환을 뜻 한다
대기대순환의 특징은 첫번째로 열에너지의 방출량과 흡수량은 같지만,위도에 따라 에너지가 불균형하게 들어가기 때문에 결국 대기와 해양의 순환이 발생하게 된다는 특징이 있다. 두번째 특징으로는 지구 위도 0도~30도 지역은 무역풍이 부는 해들리 순환,위도 30도 부근 지역에서는 중위도 고압대가 위치하고,위도 30도~60도 부근에서는 편서풍이 부는 페렐순환이 존재하며, 60도~90도 지역에서는 극동풍이 발달한 극 순환이 존재한다.

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H-R도는 별의 표면 온도와  과ㅇ도 사이의 관계를 그래프로 표현한것이고 별의 종류로는
주계열성 거성 초거성 백색왜성 등이 있다
문제를 풀다가 선지중에 백색왜성은 초신성 폭발을 거쳐 형성되었다 라는 말이 있었는데 이게 무슨말인지 이해가 잘 안돼서 찾아보니
별은 처음에 밀도가 크고ㅗ 온도가 낮은 성운에서부터 탄생하게 되는데
거대한 성운이 회전하면서 수축하면 성운의 밀도가 커져서 원시별이 생기게되고 원시별이중력수축을 곗속하여 1000만 캘빈에 이르면 수소행융합 반응이 일어나게 되는데
질량이 태양과 비슷한 별의 경우에는 별이 중심온도가 1억캘빈 이상이 되어서 헬륨핵융합까지 일어난 후에 더 수축하게되면 백색왜성이되는데
이처럼 백색왜성은 초신성 폭발을 거친것이 아닌 지구와 비슷한 질량이 비슷한별이 계속 수축하다가 마지막단계에 이른것이라는걸 알 수 있었고
질량이 매우 큰 별이 수축하고 무거운원소를 만들고 철까지 원소를 만들수있는 별이 행융합 반응을 멈추면 빠르게 수축하다가 초신성 폭발을 일으킨다는것을 알게되었다.