[영화 속에 과학이 쏙쏙], 최원석, 이치, 2008, (220301)

머리말

 

추천의 글

 

1장 지구의구조

 

대기권

 

지구의 하늘이 푸른 이유는 태양광선 중 파장이 짧은 푸른 색 계열의 빛이 산란이 잘 일어나, 다른 색깔의 광선보다 우리 눈에 많이 들어오기 때문에 푸르게 보이는 것이다. 

 

낮은 산은 겨울에 쌓인 눈이 봄이 지나면 모두 녹지만, 킬리만자로와 같이 높은 산은 여름에도 눈이 녹지 않는다. 이것은 고도가 높아질수록 기온이 낮아지기 때문인데, 100m마다 0.65℃씩 낮아진다. 따라서 5,000m 이상 올라가게 되면 지상보다 30℃ 이상 기온이 낮아진다. 이런 현상이 일어나는 구간이 대류권이며, 고도에 따라 기온이 내려가서 대류 현상이 일어난다. 대류 현상 때문에 비가 오고 눈이 오는 등의 날씨 변화가 일어나는 것이다. 

 

지상에서부터 고도 6~18km 사이의 구간인 대류권에서는 고도가 높아질수록 공기의 온도가 내려가지만, 고도가 더 높아지면 기온이 다시 올라가는 구간이 있다. 고도가 높아질수록 온도도 높아지기 때문에 대기는 매우 안정된 상태를 이룬다(더운 공기는 위로 올라가려고 하기 때문). 이렇게 매우 안정된 상태를 취하기 때문에 비행기의 항로로 많이 이용하는 곳이 성충권이다. 좀 더 정확하게 이야기를 하면, 성층권의 하부에서는 온도가 거의 일정하며 대류현상이 없어 날씨가 좋다. 

 

대류는 열의 전달 방법(전도, 대류, 복사)의 하나로 액체나 기체의 이동에 의해 열이 전달되는 현상을 말한다. 액체나 기체에 열을 가하면 팽창되어 밀도가 낮아지게 되고, 밀도가 낮아지면 부력을 받아 위로 올라가게 된다. 즉, 더운 공기는 차가운 공기에 비해 밀도가 낮기 때문에 상승하려고 하며, 차가운 공기는 밀도가 높아 아래로 내려오게 된다. 

 

지구의 내부

 

지진은 지구의 내부에서 어떤 원인에 의해 에너지가 방출될 때 생긴다. 지구 내부는 탄성체이기 때문에 두드리면 진동하는데, 단층면에서 지층이 끊어질 때 이러한 일이 발생한다. 지진이 이렇게 발생한다는 이론은 탄성반발이론이라고 한다. 물론 모든 지진이 이렇게 발생하는 것은 아니다. 화산 활동에 의해서 발생하기도 하며, 핵폭발에 의한 인공지진도 있다. 지진파는 실체파(중심파라고도 함)인 P파와 S파, 표면파인 L파가 있다. P파는 전파 속도가 가장 빠르기 때문에 제일 먼저 도달하는 지진파로, 음파와 같은 종파이다. S파는 P파 다음에 도달하는 파로 진동면과 진행방향이 수직인 횡파이다. P파와 S파의 도달 시간차이(PS시)를 구해서 진앙의 위치를 구할 수 있다. 파의 도달 위치를 관츰함으로써 지구의 내부가 어떤 구주로 되어 있는지 판단할 수 있는 것이다. 진원의 깊이에 따라 100km 이내의 지진을 '천발지진', 100km 이상의 깊이에서 발생하는 지진을 '심발지진'이라고 부른다. 리히터 척도 1의 강도는 TNT 60t의 힘에 해당하며, 리히터 척도 1이 늘 때마다 30배의 강도가 증가한 것이다. 

 

2장 빛

 

빛의 반사와 굴절

 

우리는 흔히 물체를 '본다'라고 하기 때문에 빛의 성질에 관해 오해하기도 한다. 우리는 이와 같이 물체를 인지하지는 않는다. 물체가 직접 빛을 내거나 물체에서 반사된 빛이 우리 눈으로 들어와야만 사물을 볼 수 있는 것이다. 

 

유리가 투명한 것은 가시광선을 그대로 통과시키기 때문이다. 유리의 우너자들은 가시광선을 흡수한 후 곧바로 다시 방출해 버리는 연속적인 과정을 통해 가시광선을 그대로 통과시킨다. 결국 가시광선은 유리를 뚫고 지나온 것과 같아서 투명하게 보인다. 하지만, 자외선은 유리를 통과하지 못하므로 유리창을 닫아 놓고 빨래를 널면, 빨래가 마르기는 하지만 소독효과는 기대할 수 없다.

 

유리는 고체라기보다 액체 상태에 가까운 물질로 결정면이 없다. 그래서 깨질 때 날카로운 각각의 조각이 되는 것이다. 만약 자동차 유리가 이렇게 날카롭게 깨진다면 사고 시에 깨진 유리로 인한 인명 피해는 더 많아질 것이다. 하지만 자동차의 안전유리는 유리의 강도를 증가시켜 쉽게 파손되지 않게 하였다. 파손된다 하더라도 사람이 다치지 않게 제작되었다. 안전유리는 유리에 합성수지 필름을 부착해 부서져도 필름에 의해 유리 조각이 붙어 있어 사람을 보호한다. 강화유리는 가열 급랭하여 강화 처리한 것인데, 유리 전체를 억지로 잡아 당겨 놓은 상태이기 때문에 깨질 때 순식간에 작은 조각들로 부서져 버린다.  

 

빛의 분산과 합성

3장 분자의 운동

 

움직이는 분자

 

우리가 살고 있는 지구에는 고체, 액체, 기체의 세 가지 상태의 물질이 대부분이지만 우주에는 이 세 가지 상태의 물질은 드물다. 대부분의 물질은 플라스마라고 하는 물질의 제4 상태로 존재한다. 기체를 가열하에 수천도에 이르게 하면 기체 원자는 자유전자와 이온으로 분리되어 플라스타 상태가 된다. 원자가 으깨져서 스프처럼 된 상태라고 생각하면 된다. 엄청나게 높은 온도에서만 생길 수 있기 때문에 번개나 오로라와 같은 극히 제한된 상황에서만 볼 수 잇으며, 인공적으로는 형광등이나 네온사인에서 관찰할 수 있다. 핵융합을 하기 위해서는 물질이 플라스마 상태가 되어야 하기 때문에 현대 사회에서는 이 분야의 연구가 활발하게 진행되고 있다. 

 

물질을 구성하는 분자는 끊임없이 운동을 하는데, 이를 분자운동이라고 한다. 물질의 분자는 물질의 상태에 따라 진동운동, 회전운동, 병진운동을 한다. 고체 물질이 일정한 형태를 가지고 있는 이유는 분자들이 제자리에서 진동운동만 하기 때문이다. 액체나 기체 상태의 경우에는 진동운동 뿐만 아니라 회전운동과 별진운동을 하기 때문에 물체가 일정한 형태를 가지지 못한다. 분자의 운동은 열에너지를 얻게 되면 더욱더 활발해지고, 없으면 운동 속도가 느려지게 된다. 따라서 분자운동을 분자의 열운동이라고도 한다. 고체 상태의 물질은 진동운동을 할 정도의 운동에너지밖에 없지만 열에너지를 계속 공급받게 되면 이웃에 있는 분자와의 인력을 이기고 병진운동이나 회전운동을 하게 되고, 물질은 상태 변화를 하게 되는 것이다. 

 

염전에서 바닷물을 증발시켜 소금을 얻을 수 있는 것은 바닷물에 다양한 물질이 녹아 있기 때문이다. 어떻게 바닷물에 녹아있는 물질을 통틀어 염류하고 한다. 바닷물 1kg 속에 녹아있는 염류의 양을 g 수로 나타낸 것을 염분이라고 하며, 해수의 평균 염분은35‰(퍼밀)이다. 염분은 증발량이나 강수량에 따라 달라지기 때문에 바다에 따라 염분은 달라진다. 하지만, 염류 간의 성분비는 항상 염화나트륨>염화마그네슘>황산마그네슘>황산칼륨의 순으로 일정하다. 이것을 염분비 일정의 법칙이라고 하며, 영국 해양 조사선 챌린저호가 전세계 바다를 돌아다니며 바닷물을 조사한 결과 알려졌다.  

 

동물의 행동 변화를 일으키는 외부의 모든 원인을 자극이라고 하며, 자극을 느끼는 것을 감각이라고 한다. 인간의 경우 오감을 가지고 있는데, 감각기관에서 자극을 받아들여 중추신경계인 뇌로 보내지면 비로소 느끼게 된다. 흔히 '눈으로 본다'고 말을 하지만 사실 눈으로 보는 것이 아니다. 눈은 단지 외부 자극을 받아들일 뿐이고 보는 것은 대뇌이다. 자극에는 그 개체가 살아가는데 필요한 모든 정보를 담고 있기 때문에 뛰어난 감각기관을 가진 생물체는 다른 생물과의 경쟁에서 유리할 수밖에 없다. 인간의 경우 생존에 가장 필수적인 것은 눈이지만 다른 동물의 경우에는 코가 그에 못지않은 중요한 역할을 한다. 코는 원거리 화학수용기라고 할 수 있는데, 멀리서 확산되어 오는 화학물질을 감지함으로 인해서 다른 생물체나 물체에 대한 정보를 얻는다. 이에 반해 혀는 접촉 화학수용기라고 하는데, 이것은 직접 입에 넣어야 물체에 대한 정보를 알 수 있기 때문이다. 개에게 음식을 주면 냄새를 맡은 후 먹는데, 먹는 도중에 냄새를 맡지는 않는다(사람들은 먹을 수 있는 음식에 대한 교육을 받기 때문에 먹다가 이상하면 냄새를 맡는 경우도 종종 있다). 냄새를 통해 먹을 수 있는 음식을 구분하는 기준은 간단하다. 악취가 나는 것은 대부분 몸에 해롭다. 

 

담배 연기가 방안에서 퍼져 나가는 것이나 잉크가 물 속에서 퍼지는 것 같이 어떤 물질이 퍼져 나가는 현상을 확산이라고 한다. 확산은 기체와 기체 사이, 액체와 액체 사이에서만 일어나는 것이 아니라, 기체와 고체, 액체와 고체 사이에서도일어나며 심지어 우주와 같이 진공 상태에서도 일어난다. 확산이 일어나는 이유는 물질의 분자가 끊임없이 운동을 하기 때문이다. 따라서 확산은 온도가 높을 때, 액체 보다는 기체에서 잘 된다. 또한 확산 속도는 물질의 분자량의 제곱근에 반비례하는데(따라서 분자량이 큰 물질이 느리게 확산된다), 이것을 그레이엄의 법칙이라고 한다. 

 

기체의 압력과 부피

 

일산화탄소 중독으로 병원에 실려 온 환자는 고압산소실에서 치료를 받게 되는데, 환자가 필요한 정도로 시행을 해야지 장시간 두게 되면 오히려 폐조직이 파괴되고 부종이 생겨 죽을 수도 있다. 이것이 산소중독증의 무서움이다. 산소의 분압(부분압력)이 0.6atm 이상인 공기를 장시간 호흡할 경우 산소중독증이 나타나게 되며, 분압이 증가할수록 중독은 더 빨리된다. 근육의 경련, 멀미, 현기증, 발작, 호흡곤란 등의 증세가 나타난다. 

4장 힘

 

여러 가지 힘

 

힘의 측정과 표시

 

힘의 합성

5장 파동

 

파동의 발생과 성질

 

소리

 

파동의 반사와 굴절

 

6장 여러 가지 운동

 

물체의 운동

 

힘을 받지 않는 물체의 운동

 

힘을 받는 물체의 운동

 

7장 물질의 특성

 

끊는점과 녹는점

 

우리는 흔히 '물처럼 흔하다'는 말을 하지만, 사실상 물은 그리 흔한 성질을 가진 물질이 아니다. 대부분의 물질이 온도가 올라가면 부피가 증가하고, 온도가 내려가면 부피가 줄어들지만, 물은 온도가 내려가 얼면 오히려 부피가 증가한다. 이것은 물을 기반으로 하는 지상의 생물들에게는 매우 중요한 작용을 한다. 만약 물이 다른 물질과 같이 온도가 내려가면서 부피가 줄어들게 되면 호수는 아래부터 얼기 시작할 것이다. 결국에는 조금만 추워져도 호수의 물은 모두 얼어버려 생물이 살 수 없게 되는 것이다. 또한 물은 맹 훌륭한 용매이다. 거의 대부분의 물질이 녹기 때문에 화학 반응을 할 수 있게 된다. 우리의 몸에서 일어나는 화학반응은 모두 체액을 통해 일어나며 체액은 말할 것도 없이 대부분 물로 되어 있따. 신장에서는 하루에 180리터의 물이 재생되며, 물이 없이는 단 며칠도 견디기 어렵다. 우리는 피부의 땀샘을 통해 땀을 배출하여 체온을 조절하며 심하게 화상을 입게 되면 땀샘이 막혀서 체온 조절 기능을 상실하여 죽게 된다. 

 

용해와 용액은 영어로 'solution'이라고 한다. 용해는 어떤 물질이 다른 물질에 섞여 들어가는 현상, 용액은 두 순물질이 균질하게 섞여있는 것을 말한다. 흔히 용해라고 하면 설탕이 물에 녹는 것과 같이 고체 물질이 액체에 섞이는 것만 생각하는 경우가 많은데 공기는 기체끼리 섞여 있는 용액이며, 강철은 철과 탄소가 섞여있는 고체 상태의 용액이다. 우리가 용액이라고 하면 액체라고 생각하는 것은 아마도 용약의 '액'이라는 글자 때문일 것이다. 

 

밀도 

 

8장 지구와 별

 

지구의 모양과 크기

 

태양계

 

별

 

9장 자극과 반응

 

자극과 감각

 

신경

 

10장 지구의 역사와 지각

 

화석

 

삼엽충은 고생대, 공룡과 암모나이트는 중생대, 화폐석은 신생대에 번성하였다가 모두 멸종하였기 때문에 이들 화석은 각 생물이 살았던 시대를 알려준다. 이렇게 특정 시기에 넓은 지역에 걸쳐 생존했던 생물 화석을 표준화석이라고 하며, 표준화석은 지질시대를 알려준다. 산호 화석이 발견되는 곳은 과거에 따뜻하고 얕은 바다였다는 것을 말해주는데, 이와 같은 생물체가 살았던 환경을 알려주는 화석을 시상화석이라고 한다. 

 

지각 변동

 

움직이는 대륙

 

11장 일과 에너지

 

일

 

일의 원리와 일률

 

일과 에너지

 

12장 물의 순환과 날씨 변환

 

물의 순환

 

기압과 바람

 

13장 태양계의 운동

 

지구의 운동

 

달의 운동

 

14장 전류의 작용

 

전기에너지

 

전류에 의한 자기장

 

15장 유전과 진화

 

멘델의 유전 법칙

 

진화

 

짧은 설명이 있는 영화

 

개미

 

'흰개미'는 개미라기보다 바퀴벌레에 가까운 곤충이다. 생물학적으로도 흰개미는 등시목, 개미는 막시목으로 서로 다른 종류로 분류된다.

 

맨 오브 오너

 

몬스터 주식회사

 

소림축구

 

미이라 2

 

반지의 제왕

 

블랙호크 다운

 

스파이더맨

 

아틀란티스 : 잃어버린 제국

 

엽기적인 그녀

 

타이타닉

 

해리포터와 마법사의 돌

 

참고문헌

 

영화목록

 

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