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KISTI 과학향기 제1824호

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태양을 지구로 가져오면 어떻게 될까?

자막
태양의 일부분을 지구로 가져다 놓으면 어떤 일이 벌어질까요?
간단히 말하면, 당신은 죽습니다
좀더 자세히 말하면, 태양의 어느 부분이냐에 따라 다릅니다
우주의 대부분의 물질들 처럼 우리의 태양은 고체도 액체도 기체도 아닌 플라즈마 상태입니다.
플라스마는 어떤 물질이 너무 뜨거워 핵과 전자가 분리된 채로 젤리 상태를 이룬 것을 말합니다
따라서 태양은 엄청나게 크고 뜨거운 끈적한 구체로 볼 수 있죠
더 깊이 들어갈 수록 밀도는 높아지고 더 기묘해집니다
이제 태양의 각 부분을 집 한채 크기만큼만 떠와서 여기 지구의 실험실에 가져와봅시다
첫 번째 샘플은 채층(彩層; chromosphere)입니다
채층은 태양의 희미한 가스 대기층으로써
5000km의 두께를 가진 지구만한 불꽃의 숲으로 이루어져 있습니다
이곳은 섭씨 6,000도에서 20,000도로 꽤 뜨겁습니다만 지구로 가져온다면
그리 큰 일은 일어나지 않을겁니다
채층의 샘플은 수면 높이의 지구의 공기보다 수백만배 밀도가 낮습니다
그렇기 때문에 지구 바다 표면의 대기압과 비교했을때, 우주의 진공상태를 지구로 가져다 놓는 것과 같습니다.
우리가 샘플을 가져오는 즉시
지구의 대기에의해 압축이 될 것이고 결국 붕괴될 것입니다
공기는 진공을 채우려 할 것이고 그 과정에서 12kg의 TNT만큼의 에너지를 사용합니다
이것은 고압의 충격파를 발생시키는데,안경이 깨지고, 고막이 파열되며
내부기관이 손상될 수도 있습니다. 만약 가까이 있다면 당신을 죽일 수도 있으니 거리를 유지하는 것이 좋을 것입니다.
더 깊이 들어가보죠
두번째 샘플은 광구(光球; photosphere)입니다
채층 아래에는 태양의 빛나는 표면, 즉 우리가 보는 빛을 만들어내는 광구가 있습니다.
이곳은 수백만개의 쌀알무늬 (진짜 이렇게 부릅니다!)라 불리는 뜨거운 점들로 덮인 껍질안에 있고
이 쌀알무늬는 미국영토만한 크기를 가집니다
온도는 섭씨 5,000도 이죠
쌀알무늬는 대류기둥의 꼭대기에 있고 대류기둥은 태양 내부의 열을 외부로 전달해줍니다
이 대류기둥에서 수백 킬로미터 아래로 내려가서 두번째 샘플을 채취해 봅시다
이것은 지구의 대기압과 거의 비슷합니다
대기보다 밀도가 낮긴 하지만 온도가 높아 기압을 유지하기 때문에, 붕괴될 정도는 아닙니다
두번째 샘플은 첫번째 것보다 2배의 에너지를 가집니다 TNT 25kg과 같지만 이번엔 열을 내죠
찰나의 순간, 샘플은 지구에서 보는 태양 밝기보다 수백만배 밝게 빛납니다
순간적으로 실험실을 불살라버리고 수밀리초 후에는 화염만이 남을겁니다
플라스마는 식어서 처참한 불바다 위로 무해한 가스가 되어 날라갈 것입니다
더 깊은 곳에 뭐가 있을까요?
세번째 샘플은 복사층(輻射層; radiation zone)입니다
이곳의 플라스마는 섭씨 2백만도이고 밀도가 매우 높아 스스로 일종의 미로를 만들정도입니다
광자 형태의 에너지(빛)가 탈출하려고 시도한다면
광자는 입자들 사이에서 튕기고 튕겨 수 십만년동안 끊임없이 튕기다가 태양 밖으로 방출 될 것입니다
이곳의 물질을 지구의 실험실로 가져오길 바란다면 전문용어로...
'아주 나쁜생각' 이라 할수 있습니다
실험실로 가져오는 즉시 플라스마를 압축하고 있던 압력이 없어지면서 플라스마가 팽창을 하고
플라스마는 핵폭발과 비슷한 에너지를 방출하며 도시 하나를 쑥대밭으로 만들것입니다
다행인 점은, 방사능 낙진은 없을 것이라는 거죠
이쯤되면 실험실이 파괴되고 더 이상 실험을 진행할 수 없겠지만, 더 깊이 들어가면 무엇이 있을까요?
마지막 샘플은 태양핵(太陽核; Core, Solar core)입니다
태양크기의 단1%에 3분의 1에 달하는 질량이 존재하죠
이곳의 물질은 태양 전체의 무게만큼의 힘을 받고 있는 것과 다름없습니다
태양핵 중심온도는 1천 5백만도이고
너무 뜨거워서 수소가 서로 충돌해 헬륨을 만들어 태양의 동력을 공급하는 핵융합이 이루어질 정도이죠
수십억년 후에 태양이 죽고나면 이 핵만이 남게되어 백색왜성이 될 것입니다
이곳의 샘플을 지구로 가져온다면 아주 불편해질겁니다
지금까지 폭발한 가장 센 핵폭탄이 TNT 40메가톤인데 이것은 엠파이어 스테이트 빌딩 만한 길이의 정육면체에 TNT를 채운 것과 같습니다
우리의 샘플은 TNT 4,000 메가톤과 같습니다
이것은 40억개의 TNT와 맞먹는 양이고 길이 1.3km의 정육면체와 같습니다
크기를 짐작하고 싶으시면 여기 멘하탄 속의 TNT 정육면체를 보세요!
이 태양핵 샘플이 지구에 온다면 엄청난 밀도의 물질이 순식간에 팽창하며 그 세기는 마치...
뭐...태양과 같을 겁니다
프랑스 파리에 이 샘플을 아침에 놓는다면 영국 런던에 있는 시민은 제2의 일출을 보는 것과 같을겁니다
다만 그 일출은 점점 더 밝아지고 더 뜨거워져 런던을 태워버릴겁니다
폭발한 곳 반경 300km는 모두 불에 탈 것이고
그 충격파는 지구 둘레를 수 차례나 돌 것입니다
유럽에 위치한 대부분의 빌딩은 무너질 것니고 고막이 파열 되고 대륙의 모든 건물에서 창문이 깨질 것입니다
폭발은 종말이 온 듯 할 것입니다
아마도 인간의 문명은 끝을 맞이하겠죠
만약 인간이 생존한다해도 먼지가 대기층에 쌓이면서 소규모 빙하기를 겪을 것입니다
좋은 점을 하나 꼽으라면, 인간이 이 폭발을 이용해서
인간이 초래한 기후변화를 수십년 동안은 조절 할 수 있다는 것 입니다
하여튼 이것으로 인해 배울 점이 있다면, 그것은 태양을 지구로 가져와선 안된다는 것일겁니다
우리는 이 영상을 만드는데 많은 추측을 사용했지만 여기에 사용된 계산은 진짜이고
만약 여러가지를 파괴하는 것에 사용하는 수학에 관심이 있으시다면
수학으로 할 수 있는 다른 여러가지 일에도 관심이 있으실 겁니다.
예를 들어 다이슨 구체(페르미 페러독스편 참조)를 만들기 위한 실리콘들을 위해 어떻게 수성을 채굴할지,
태양이 다 타버릴 때까지 얼마나 걸릴 지 예측할 수도 있고, 혹은 단지 세금계산만을 할 수도 있습니다
우리가 이것을 설명하는 것만큼 여러분께 원하는 것은 여러분이 직접 하는 것입니다
기사
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번역자: Kurzgesagt – In a Nutshell
영상: Kurzgesagt – In a Nutshell
출처: https://www.youtube.com/watch?v=J0ldO87Pprc
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