기본 콘텐츠로 건너뛰기

지구를 둘러싼 보호 쉴드 ?


​
 스타트렉 같은 SF 물이나 혹은 게임 등에는 불가사의한 힘으로 우주선이나 혹은 전투기 등을 보호하는 쉴드 (Shield) 가 등장합니다. 종종 투명하기도 한 이 쉴드들은 강력한 힘으로 적의 공격을 방어합니다. 그런데 콜로라도 불더 대학 (University of Colorado Boulder) 이 이끄는 연구팀의 연구에 의하면 지구 표면에서 7200 마일 (11,587 km) 정도 상공에도 이런 보이지 않는 쉴드가 있다고 합니다. 이들의 연구는 밴 앨런대와 연관이 있습니다. 


 콜로라도 불더 대학의 대기 및 우주 물리 연구소 (Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP))를 이끄는 다니엘 베이커 교수 (Professor Daniel Baker) ​는 1958년 밴 앨런대 (Van Allen radiation belts)를 발견한 아이오와 대학의 제임스 밴 앨런 교수(Professor James Van Allen)의 제자입니다. 


 2012년 나사는 밴 앨런대의 연구를 위해서 두개의 밴 앨런 프로브를 발사했는데 실제로는 세번째 벨트가 있다는 사실을 발견했습니다. (   http://jjy0501.blogspot.kr/2013/03/blog-post_2.html 참조) 베이커 교수의 연구팀은 여기서 더 나아가 밴 앨런 프로브의 데이터를 바탕으로 밴 앨런대의 특징을 연구했습니다. 


 연구팀은 외곽 벨트 (outer belt) 의 안쪽에 이상할 정도로 날카롭게 구분되는 경계가 있다는 사실을 발견했습니다. 이 경계는 지표에서 약 7200 마일 정도에 위치해 있었습니다. 우주에서 날라오는 초고속 전자들은 이 위치에서는 더 전진을 하지 못하고 차단되고 있었습니다. 이 전자들의 움직임은 마치 유리벽에 의해 차단된 것 같았다고 합니다. 



(밴 앨런대와 보이지 않는 쉴드를 표현한 그림, 녹색과 하늘색 층이 밴 앨런대이며 보이지 않는 장벽은 벽돌처럼 묘사됨  Scientists have discovered an invisible shield roughly 7,200 miles above Earth. Credit: Andy Kale, University of Alberta ) 



 이들이 네이처에 보고한 내용에 따르면, 본래 과학자들은 초속 16 만 km 로 날아오는 고에너지 전자들이 지구 대기에 들어와 대기 입자와 충돌해서 사라질 것으로 예상했지만 반대로 갑작스럽게 지표면 7200 마일 상공에서 사라지는 것을 확인했다고 합니다. 


 어떻게 이런 현상이 일어나는 지에 대해서 아직 확실한 설명은 없습니다. 가장 가능성이 높은 가설은 빠른 속도로 이동하는 전자들이 지구 자기장에 걸려 차단된다는 것입니다. 하지만 왜 이렇게 갑자기 차단되는지는 설명하기 힘듭니다. 다른 설명은 지구 대기권의 최상층 밖에 층인 플라즈마권 (plasmasphere) 과 초고속 전자와의 상호 작용입니다. 


 플라즈마는 이온과 전자가 분리된 상태로 우주에서는 매우 흔한 물질의 형태입니다. 이 플라즈마권은 지구 반지름의 몇배에 달하는 넓은 범위에 퍼져 있으며 태양풍과 상호 작용을 일으킵니다. 이 층은 지구 자기권의 안쪽에 있기 때문에 내부 자기권 (inner magnetosphere) 라고도 불립니다. 



(지구의 플라즈마권 Obtained from NASA's website: http://plasmasphere.nasa.gov)  


 아마도 이런 플라즈마권의 존재가 이런 보이지 않는 장벽을 만들고 있는지도 모릅니다. 사실 이런 전자들은 인체에도 유해하기 때문에 국제 유인 우주 정거장에 있는 우주인들에게는 매우 다행한 일이라고 할 수 있죠. 물론 미래 달과 화성 유인 미션에서는 이런 보호를 받을 수 없기 때문에 이에 대한 방호 대책이 필요하긴 합니다. 


 스타트렉에서 나오는 쉴드는 우주선 방어하는 데 주로 사용되지만 지구를 둘러싼 쉴드는 지구 전체를 보호하는 역할을 합니다. 우리가 비록 그것을 육안으로 볼 가능성을 없지만 그래도 고마운 존재들이죠. 


 참고 
​
​Journal Reference:
  1. D. N. Baker, A. N. Jaynes, V. C. Hoxie, R. M. Thorne, J. C. Foster, X. Li, J. F. Fennell, J. R. Wygant, S. G. Kanekal, P. J. Erickson, W. Kurth, W. Li, Q. Ma, Q. Schiller, L. Blum, D. M. Malaspina, A. Gerrard, L. J. Lanzerotti. An impenetrable barrier to ultrarelativistic electrons in the Van Allen radiation belts. Nature, 2014; 515 (7528): 531 DOI: 10.1038/nature13956

​

라벨:

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

통계 공부는 어떻게 하는 것이 좋을까?

 사실 저도 통계 전문가가 아니기 때문에 이런 주제로 글을 쓰기가 다소 애매하지만, 그래도 누군가에게 도움이 될 수 있다고 생각해서 글을 올려봅니다. 통계학, 특히 수학적인 의미에서의 통계학을 공부하게 되는 계기는 사람마다 다르긴 하겠지만, 아마도 비교적 흔하고 난감한 경우는 논문을 써야 하는 경우일 것입니다. 오늘날의 학문적 연구는 집단간 혹은 방법간의 차이가 있다는 것을 객관적으로 보여줘야 하는데, 그려면 불가피하게 통계적인 방법을 쓸 수 밖에 없게 됩니다. 이런 이유로 분야와 주제에 따라서는 아닌 경우도 있겠지만, 상당수 논문에서는 통계학이 들어가게 됩니다.   문제는 데이터를 처리하고 분석하는 방법을 익히는 데도 상당한 시간과 노력이 필요하다는 점입니다. 물론 대부분의 학과에서 통계 수업이 들어가기는 하지만, 그것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 대학 학부 과정에서는 대부분 논문 제출이 필요없거나 필요하다고 해도 그렇게 높은 수준을 요구하지 않지만, 대학원 이상 과정에서는 SCI/SCIE 급 논문이 필요하게 되어 처음 논문을 작성하는 입장에서는 상당히 부담되는 상황에 놓이게 됩니다.  그리고 이후 논문을 계속해서 쓰게 될 경우 통계 문제는 항상 나를 따라다니면서 괴롭히게 될 것입니다.  사정이 이렇다보니 간혹 통계 공부를 어떻게 하는 것이 좋겠냐는 질문이 들어옵니다. 사실 저는 통계 전문가라고 하기에는 실력은 모자라지만, 대신 앞서서 삽질을 한 경험이 있기 때문에 몇 가지 조언을 해줄 수 있을 것 같습니다.  1. 입문자를 위한 책을 추천해달라  사실 예습을 위해서 미리 공부하는 것은 추천하지 않습니다. 기본적인 통계는 학과별로 다르지 않더라도 주로 쓰는 분석방법은 분야별로 상당한 차이가 있을 수 있어 결국은 자신이 주로 하는 부분을 잘 해야 하기 때문입니다. 그러기 위해서는 학과 커리큘럼에 들어있는 통계 수업을 듣는 것이 더 유리합니다...
댓글 4개
자세한 내용 보기

9000년 전 소녀의 모습을 복원하다.

( The final reconstruction. Credit: Oscar Nilsson )  그리스 아테나 대학과 스웨덴 연구자들이 1993년 발견된 선사 시대 소녀의 모습을 마치 살아있는 것처럼 복원하는데 성공했습니다. 이 유골은 그리스의 테살리아 지역의 테오페트라 동굴 ( Theopetra Cave )에서 발견된 것으로 연대는 9000년 전으로 추정됩니다. 유골의 주인공은 15-18세 사이의 소녀로 정확한 사인은 알 수 없으나 괴혈병, 빈혈, 관절 질환을 앓고 있었던 것으로 확인되었습니다.   이 소녀가 살았던 시기는 유럽 지역에서 수렵 채집인이 초기 농경으로 이전하는 시기였습니다. 다른 시기와 마찬가지로 이 시기의 사람들도 젊은 시절에 다양한 질환에 시달렸을 것이며 평균 수명 역시 매우 짧았을 것입니다. 비록 젊은 나이에 죽기는 했지만, 당시에는 이런 경우가 드물지 않았을 것이라는 이야기죠.   아무튼 문명의 새벽에 해당하는 시점에 살았기 때문에 이 소녀는 Dawn (그리스어로는  Avgi)라고 이름지어졌다고 합니다. 연구팀은 유골에 대한 상세한 스캔과 3D 프린팅 기술을 적용해서 살아있을 당시의 모습을 매우 현실적으로 복원했습니다. 그리고 그 결과 나타난 모습은.... 당시의 거친 환경을 보여주는 듯 합니다. 긴 턱은 당시를 살았던 사람이 대부분 그랬듯이 질긴 먹이를 오래 씹기 위한 것으로 보입니다.   강하고 억센 10대 소녀(?)의 모습은 당시 살아남기 위해서는 강해야 했다는 점을 말해주는 듯 합니다. 이렇게 억세보이는 주인공이라도 당시에는 전염병이나 혹은 기아에서 자유롭지는 못했기 때문에 결국 평균 수명은 길지 못했겠죠. 외모 만으로 평가해서는 안되겠지만, 당시의 거친 시대상을 보여주는 듯 해 흥미롭습니다.   참고  https://phys.org/news/2018-01-te...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

150년 만에 다시 울린 희귀 곤충의 울음 소리

  ( The katydid Prophalangopsis obscura has been lost since it was first collected, with new evidence suggesting cold areas of Northern India and Tibet may be the species' habitat. Credit: Charlie Woodrow, licensed under CC BY 4.0 ) ( The Museum's specimen of P. obscura is the only confirmed member of the species in existence. Image . Credit: The Trustees of the Natural History Museum, London )  과학자들이 1869년 처음 보고된 후 지금까지 소식이 끊긴 오래 전 희귀 곤충의 울음 소리를 재현하는데 성공했습니다. 프로팔랑곱시스 옵스큐라 ( Prophalangopsis obscura)는 이상한 이름만큼이나 이상한 곤충으로 매우 희귀한 메뚜기목 곤충입니다. 친척인 여치나 메뚜기와는 오래전 갈라진 독자 그룹으로 매우 큰 날개를 지니고 있으며 인도와 티벳의 고산 지대에 사는 것으로 보입니다.   유일한 표본은 수컷 성체로 2005년에 암컷으로 생각되는 2마리가 추가로 발견되긴 했으나 정확히 같은 종인지는 다소 미지수인 상태입니다. 현재까지 확실한 표본은 수컷 성체 한 마리가 전부인 미스터리 곤충인 셈입니다.   하지만 과학자들은 그 형태를 볼 때 이들 역시 울음 소리를 통해 짝짓기에서 암컷을 유인했을 것으로 보고 있습니다. 그런데 높은 고산 지대에서 먼 거리를 이동하는 곤충이기 때문에 낮은 피치의 울음 소리를 냈을 것으로 보입니다. 문제는 이런 소리는 암컷 만이 아니라 박쥐도 잘 듣는다는 것입니다. 사실 이들은 중생대 쥐라기 부터 존재했던 그룹으로 당시에는 박쥐가 없어 이런 방식이 잘 통했을 것입니다. 하지만...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기