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무지개는 왜 7가지 색으로 보일까? (빛의 굴절, 분산 현상, 프리즘 효과) 무지개는 비 온 뒤 맑게 갠 하늘에 나타나는 아름다운 자연 현상입니다. 누구나 무지개의 일곱 가지 색을 떠올릴 수 있지만, 왜 정확히 7가지 색으로 나뉘어 보이는지, 과학적으로는 잘 알려져 있지 않습니다. 이 글에서는 빛이 물방울에서 어떻게 굴절되고 분산되는지, 프리즘 효과가 어떤 원리로 작용하는지, 그리고 왜 인간의 눈에는 7가지 색으로 보이는지에 대해 과학적으로 설명합니다.빛의 굴절이 무지개의 시작이다무지개가 생기기 위한 가장 기본적인 조건은 공기 중에 떠 있는 물방울과 태양 빛입니다. 비가 갠 후 햇빛이 비칠 때, 공기 중에 남아 있는 수많은 물방울은 각각 하나의 작은 렌즈 또는 프리즘 역할을 하게 됩니다. 태양 빛은 본래 백색광으로, 여러 가지 색의 빛이 섞여 있습니다. 이 빛이 물방울 속으로 들.. 2025. 8. 3.
번개 발생 원리 (전하 분리, 방전 과정, 천둥) 번개는 하늘에서 갑자기 떨어지는 강력한 빛과 소리로, 누구에게나 인상 깊은 자연현상입니다. 하지만 이 짧은 순간에 어떤 과학적 메커니즘이 작동하는지는 잘 알려져 있지 않습니다. 이 글에서는 번개가 어떻게 생기는지, 구름 속 전하 분리 현상과 방전 과정, 그리고 번개와 함께 동반되는 천둥소리가 왜 발생하는지를 과학적으로 설명합니다.전하 분리는 어떻게 번개의 씨앗이 되는가?번개는 단순한 빛이 아니라, 정전기 방전이라는 전기적 현상입니다. 그 시작은 대기 속 구름 내부에서의 전하 분리입니다. 특히 적란운과 같은 고도 10km 이상의 두꺼운 구름이 번개를 만드는 주체입니다. 구름 내부에서는 상하로 다른 흐름이 존재합니다. 상승기류와 하강기류 속에서 물방울, 얼음 결정, 우박들이 충돌하면서 전자가 이동하고, 결과.. 2025. 8. 3.
지구 자기장 (외핵 대류, 다이너모 효과, 생명과 기술) 지구 자기장은 태양풍과 우주 방사선으로부터 지구 생명을 지키는 보이지 않는 보호막입니다. 하지만 이 강력한 자기장이 어떻게 생기며, 어떤 과정을 통해 유지되는지는 많은 이들이 궁금해하는 주제입니다. 이 글에서는 외핵의 대류 작용, 자기장 생성의 핵심인 다이너모 효과, 그리고 지구 생명 보호에 미치는 자기장의 역할까지 체계적으로 알아봅니다.외핵 대류는 어떻게 지구 자기장을 만드는가?지구는 중심에 고체 내핵, 그 위에 액체 상태의 외핵, 맨틀과 지각으로 구성되어 있습니다. 외핵은 약 2,200km 두께로 주로 철과 니켈로 이루어져 있으며, 고온으로 인해 용융된 금속 상태입니다. 이 외핵은 지구 내부의 열로 인해 활발한 대류 현상이 발생하는데, 뜨거운 물질이 위로 올라가고 차가운 물질은 아래로 내려가는 흐름이.. 2025. 8. 3.
태양 에너지 생성 원리 (핵융합, 양성자,방출된 광자) 태양은 지구에 생명을 가능하게 하는 가장 중요한 에너지원입니다. 하지만 이 방대한 에너지는 어디서, 어떻게 생기는 것일까요? 태양 중심에서 발생하는 핵융합 반응의 과정, 양성자-양성자 반응의 메커니즘, 그리고 생성된 에너지가 지구에 도달하는 과정을 설명합니다.핵융합이란 무엇인가: 태양 중심에서의 에너지 공장태양은 내부에서 끊임없이 핵융합(nuclear fusion)을 일으키며 에너지를 생산하는 거대한 천체입니다. 핵융합이란 두 개 이상의 가벼운 원자핵이 하나의 무거운 원자핵으로 결합하면서 에너지를 방출하는 반응입니다. 태양에서는 주로 수소 원자핵(양성자) 4개가 결합하여 헬륨 원자핵 1개가 만들어지는 과정에서 막대한 에너지가 생성됩니다. 이 과정에서 질량의 일부가 에너지(E=mc²)로 전환되며, 이것이 .. 2025. 8. 3.
중력파 원리 (발생원리, 탐지 기술, 물리학) 중력파는 시공간이 미세하게 흔들리는 물리적 현상으로, 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 처음 예측되었습니다. 블랙홀 충돌이나 중성자별 병합 같은 극한 우주 현상에서 발생하며, 이를 감지하는 기술이 중력파 탐지 장치입니다. 이 글에서는 중력파가 무엇인지, 어떻게 발생하고 탐지되는지 과학적으로 살펴봅니다.발생 원리중력파(gravitational wave)는 1916년 알베르트 아인슈타인이 발표한 일반 상대성 이론에서 처음 예측된 개념입니다. 이 이론에 따르면, 중력은 질량이 있는 물체가 시공간을 휘게 만드는 효과이며, 이 휘어진 시공간의 구조는 동적으로 변화할 수 있습니다. 중력파는 이러한 시공간의 변화가 파동 형태로 퍼져나가는 현상으로, 매우 거대한 질량이 급격히 가속될 때 발생합니다.예를 들어,두 블랙홀.. 2025. 8. 3.
시간의 상대성 원리 (상대성 이론, 시간 지연, 시간 왜곡) ‘시간은 누구에게나 똑같이 흐른다’는 생각은 현대 물리학에서는 사실이 아닙니다. 아인슈타인의 상대성 이론은 시간이 관측자의 속도나 중력 환경에 따라 달라진다고 말합니다. 이 글에서는 상대성 이론을 바탕으로 시간 지연 현상, 쌍둥이 역설, GPS에서의 시간 왜곡 보정 등 시간의 상대성을 과학적으로 설명합니다.상대성 이론이 말하는 시간의 정의아인슈타인의 특수 상대성 이론(1905)은 두 가지 전제로 출발합니다. 첫째, 물리 법칙은 어떤 관성계(운동 상태가 일정한 기준계)에서나 동일하다. 둘째, 빛의 속도는 관측자의 속도에 관계없이 항상 일정하다. 이 두 전제를 유지하려면 기존 뉴턴 물리학으로는 설명이 불가능합니다. 이를 해결하기 위해 아인슈타인은 ‘시간’ 자체가 절대적인 것이 아니라 관측자의 속도에 따라 다.. 2025. 8. 3.

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