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자기장과 자전축 경사에 대한 질문입니다.
2000-07-19
-
분야
천체역학/우주측지
-
조회수
4231
안녕하세요.
인천과학고등학교 김홍준입니다.
이번에도 몇가지 질문이 있습니다.
1. 지구 자전축 경사가 커지면 전 지구적인 기후 변화는 어떻게 일어나나요?
아무리 찾아봐도 계절의 변화만 커진다고 나오고 이유는 나오지 않습니다.
왜 계절 변화가 커지는지 알려주십시요.
2. 책들 찾아보면 지구 자기장이 지구 중심으로 부터 거리의 세제곱에 반비례하게
작아진다고 나옵니다. 이 점 역시 이유는 아무리 찾아도 안나옵니다.
물리책을 뒤적거려봐도 자기장은 거리에 반비례하게 나오는데 어떻게
세제곱이라는 결과가 나왔는지 궁급합니다.
그럼 답변 부탁드립니다.
안녕히계십시요.
인천과학고등학교 김홍준입니다.
이번에도 몇가지 질문이 있습니다.
1. 지구 자전축 경사가 커지면 전 지구적인 기후 변화는 어떻게 일어나나요?
아무리 찾아봐도 계절의 변화만 커진다고 나오고 이유는 나오지 않습니다.
왜 계절 변화가 커지는지 알려주십시요.
2. 책들 찾아보면 지구 자기장이 지구 중심으로 부터 거리의 세제곱에 반비례하게
작아진다고 나옵니다. 이 점 역시 이유는 아무리 찾아도 안나옵니다.
물리책을 뒤적거려봐도 자기장은 거리에 반비례하게 나오는데 어떻게
세제곱이라는 결과가 나왔는지 궁급합니다.
그럼 답변 부탁드립니다.
안녕히계십시요.
- 제목Re: 자기장과 자전축 경사에 대한 질문입니다.
- 분류천체역학/우주측지
- 작성일2000-07-19 00:00:00
- 작성자guest
김홍준 wrote:
> 안녕하세요.
> 인천과학고등학교 김홍준입니다.
>
> 이번에도 몇가지 질문이 있습니다.
>
> 1. 지구 자전축 경사가 커지면 전 지구적인 기후 변화는 어떻게 일어나나요?
> 아무리 찾아봐도 계절의 변화만 커진다고 나오고 이유는 나오지 않습니다.
> 왜 계절 변화가 커지는지 알려주십시요.
>
> 2. 책들 찾아보면 지구 자기장이 지구 중심으로 부터 거리의 세제곱에 반비례하게
> 작아진다고 나옵니다. 이 점 역시 이유는 아무리 찾아도 안나옵니다.
> 물리책을 뒤적거려봐도 자기장은 거리에 반비례하게 나오는데 어떻게
> 세제곱이라는 결과가 나왔는지 궁급합니다.
>
> 그럼 답변 부탁드립니다.
> 안녕히계십시요.
####
1. 지구 자전축 기울기과 계절 변화 :
지구 자전축이 기울어져 있다는 것은 황도면에 대하여 적도면이 기울어져있다는 것을 의미합니다. 이렇게 되면 지구의 위치에 따라 태양빛이 수직으로 비치는 위도가 달라집니다.
현재에는 지축이 23.5도 기울어져 있으므로 하지에 북위 23.5도를 동지에는 남위 23.5도를, 춘,추분에는 적도를 수직으로 비추게 됩니다. 만약 지축이 50도 기울어져 있다면 하지에 북위 50도를 비축되므로 시베리아를 수직으로 비추됩니다. 그래서 시베리아는 여름에는 지굼보다 더 덥겠죠. 반대로 동지에는 남위 23.5도를 비추므로 시베리아는 현재보다 더 춥게됩니다.
이건 조금만 생각하면 알 수 있는 것이므로 책에 안나온 것입니다.
2. 지구 자기장의 세기
지구 자기장의 세기가 지구중심으로부터 거리의 세제곱에 비례한다는 것은 위 문제보다 약간 어려우므로 책에 안나오는 것입니다. 대개 대학 3학년 과정 정도의 천체역학에서 배우는 내용입니다.
일반적으로 거리 제곱에 반비례하는 중력이나 전자기력 법칙은 원칙적으로 질량이나 자석, 혹은 전하가 점일때 적용되는 법칙입니다. 다른 말로 하면 아주 먼거리에서 측정했을때 그렇게 된다는 것입니다. 지구 중력장의 경우에도 지구 반경에 비하여 거리가 상대적으로 멀어 크기를 무시할 수 있을 정도가 되야 거리 제곱에 반비례하게 됩니다.
그런데 지구 반경에 비하여 거리가 가까운 인공위성의 경우에는 지구 질량에 비례하고, 거리 제곱에 반비례하는 힘으로 나타낼 수 없습니다. 간다하게 생각하면 지구 표면근처에 있는 어떤 인공위성에 작용하는 힘은 지구를 구성하고 있는 모든 질량의 만유인력의 합이 됩니다. 이와 같은 힘이 조석력이라 할 수 있습니다. 조석력은 거리의 세제곱에 반비례 합니다.
이 힘은 근사식으로 표현된 것입니다. 실제로는 거리제곱에 반비례하는 힘, 세제곱 힘, 네제곱 힘 .... 등등의 합인데 적당한 근사를 쓰면 네제곱 힘 이하는 무시할 수 있고, 제곱 힘, 세제 곱 힘이 제일 큰 값이 됩니다.
이와 같은 중력장에서 움직이는 인공위성의 궤도를 장기간 잘 관찰하면 궤도가 규칙적 혹은 단조함수적으로 변하는 항을 구할 수있는데 이로부터 지구 중력장의 모양, 즉 지구의 모양을 알아낼 수 있습니다.
이와 마찬가지로 지구는 거대한 자석입니다. 따라서 아주 먼거리에서는 거리제곱에 반비례하는 자기력이 작용하지만, 지표 근처에서는 조석력 처럼 거리 세제곱에 반비례합니다.
답변2> 안녕하세요.
> 인천과학고등학교 김홍준입니다.
>
> 이번에도 몇가지 질문이 있습니다.
>
> 1. 지구 자전축 경사가 커지면 전 지구적인 기후 변화는 어떻게 일어나나요?
> 아무리 찾아봐도 계절의 변화만 커진다고 나오고 이유는 나오지 않습니다.
> 왜 계절 변화가 커지는지 알려주십시요.
>
> 2. 책들 찾아보면 지구 자기장이 지구 중심으로 부터 거리의 세제곱에 반비례하게
> 작아진다고 나옵니다. 이 점 역시 이유는 아무리 찾아도 안나옵니다.
> 물리책을 뒤적거려봐도 자기장은 거리에 반비례하게 나오는데 어떻게
> 세제곱이라는 결과가 나왔는지 궁급합니다.
>
> 그럼 답변 부탁드립니다.
> 안녕히계십시요.
####
1. 지구 자전축 기울기과 계절 변화 :
지구 자전축이 기울어져 있다는 것은 황도면에 대하여 적도면이 기울어져있다는 것을 의미합니다. 이렇게 되면 지구의 위치에 따라 태양빛이 수직으로 비치는 위도가 달라집니다.
현재에는 지축이 23.5도 기울어져 있으므로 하지에 북위 23.5도를 동지에는 남위 23.5도를, 춘,추분에는 적도를 수직으로 비추게 됩니다. 만약 지축이 50도 기울어져 있다면 하지에 북위 50도를 비축되므로 시베리아를 수직으로 비추됩니다. 그래서 시베리아는 여름에는 지굼보다 더 덥겠죠. 반대로 동지에는 남위 23.5도를 비추므로 시베리아는 현재보다 더 춥게됩니다.
이건 조금만 생각하면 알 수 있는 것이므로 책에 안나온 것입니다.
2. 지구 자기장의 세기
지구 자기장의 세기가 지구중심으로부터 거리의 세제곱에 비례한다는 것은 위 문제보다 약간 어려우므로 책에 안나오는 것입니다. 대개 대학 3학년 과정 정도의 천체역학에서 배우는 내용입니다.
일반적으로 거리 제곱에 반비례하는 중력이나 전자기력 법칙은 원칙적으로 질량이나 자석, 혹은 전하가 점일때 적용되는 법칙입니다. 다른 말로 하면 아주 먼거리에서 측정했을때 그렇게 된다는 것입니다. 지구 중력장의 경우에도 지구 반경에 비하여 거리가 상대적으로 멀어 크기를 무시할 수 있을 정도가 되야 거리 제곱에 반비례하게 됩니다.
그런데 지구 반경에 비하여 거리가 가까운 인공위성의 경우에는 지구 질량에 비례하고, 거리 제곱에 반비례하는 힘으로 나타낼 수 없습니다. 간다하게 생각하면 지구 표면근처에 있는 어떤 인공위성에 작용하는 힘은 지구를 구성하고 있는 모든 질량의 만유인력의 합이 됩니다. 이와 같은 힘이 조석력이라 할 수 있습니다. 조석력은 거리의 세제곱에 반비례 합니다.
이 힘은 근사식으로 표현된 것입니다. 실제로는 거리제곱에 반비례하는 힘, 세제곱 힘, 네제곱 힘 .... 등등의 합인데 적당한 근사를 쓰면 네제곱 힘 이하는 무시할 수 있고, 제곱 힘, 세제 곱 힘이 제일 큰 값이 됩니다.
이와 같은 중력장에서 움직이는 인공위성의 궤도를 장기간 잘 관찰하면 궤도가 규칙적 혹은 단조함수적으로 변하는 항을 구할 수있는데 이로부터 지구 중력장의 모양, 즉 지구의 모양을 알아낼 수 있습니다.
이와 마찬가지로 지구는 거대한 자석입니다. 따라서 아주 먼거리에서는 거리제곱에 반비례하는 자기력이 작용하지만, 지표 근처에서는 조석력 처럼 거리 세제곱에 반비례합니다.
- 제목Re: 자기장->은 먼곳에서도 거리의 3제곱에 반비례합니다.
- 분류천체역학/우주측지
- 작성일2000-07-21 00:00:00
- 작성자guest
지구 자기장은 지구 중력과 달리 먼거리에서 거리제곱에 반비례하지 않습니다.
먼거리에서 거리의 세제곱에 반비례합니다. 가까이 가면 점점 복잡해지구요.
이유는 자연에는 자기장을 만드는 극성이 한개만 존재할 수 없기 때문입니다.
전기장이나 중력은 극성이 한가지만 존재할 수 있습니다. 즉 +극 또는 -극이
따로 존재할 수 있지요. 중력은 물론 +의 질량만 있는 것처럼 보이지만요.
어쨌튼 서로 다른 극성이 한개만 존재합니다. 이런 때는 거리의 제곱에
반비례하는 힘이 작용합니다.
그러나 자기장은 N극과 S극이 따로 존재할 수 없습니다. N극을 +라 하고
S극을 -라고 하면... 그리고 두 극 사이의 거리를 a라고 하면
힘 = 1/(r+a)x(r+a) - 1/rxr
= 약 1/(rxrxr)
이런식으로 거리의 세제곱에 반비례합니다.
이것을 전문적인 용어로 말하면 전기장, 중력은 monopole(하나라는 의미)이 존재해서
거리의 제곱에 반비례하지만 자기장은 monopole은 존재할 수 없고
dipole(두개라는 의미)만 존재할 수 있기 때문에 거리의 세제곱에 반비례합니다.
교과서에 나오는 것은 N극이나 S극이 혼자만 있다고 가정했을 때의 경우일 것입니다.
그러나 실제로는 그런 경우는 발견된 적이 없습니다.
물론 이론물리학자중 디랙이라는 사람이 처음으로 magnetic monopole의 존재에 대해
이야기 하고 이론적으로 많은 연구가 되어있고 되고 있지만 실제로 관측된
적은 없습니다. 그래서 이론물리학자들은 왜 우주에 자기 monopole이 현재의
우주처럼 거의 없을 까에 대해서 연구합니다.
성언창 wrote:
> 이와 마찬가지로 지구는 거대한 자석입니다. 따라서 아주 먼거리에서는 거리제곱에 반비례하는 자기력이 작용하지만, 지표 근처에서는 조석력 처럼 거리 세제곱에 반비례합니다.
먼거리에서 거리의 세제곱에 반비례합니다. 가까이 가면 점점 복잡해지구요.
이유는 자연에는 자기장을 만드는 극성이 한개만 존재할 수 없기 때문입니다.
전기장이나 중력은 극성이 한가지만 존재할 수 있습니다. 즉 +극 또는 -극이
따로 존재할 수 있지요. 중력은 물론 +의 질량만 있는 것처럼 보이지만요.
어쨌튼 서로 다른 극성이 한개만 존재합니다. 이런 때는 거리의 제곱에
반비례하는 힘이 작용합니다.
그러나 자기장은 N극과 S극이 따로 존재할 수 없습니다. N극을 +라 하고
S극을 -라고 하면... 그리고 두 극 사이의 거리를 a라고 하면
힘 = 1/(r+a)x(r+a) - 1/rxr
= 약 1/(rxrxr)
이런식으로 거리의 세제곱에 반비례합니다.
이것을 전문적인 용어로 말하면 전기장, 중력은 monopole(하나라는 의미)이 존재해서
거리의 제곱에 반비례하지만 자기장은 monopole은 존재할 수 없고
dipole(두개라는 의미)만 존재할 수 있기 때문에 거리의 세제곱에 반비례합니다.
교과서에 나오는 것은 N극이나 S극이 혼자만 있다고 가정했을 때의 경우일 것입니다.
그러나 실제로는 그런 경우는 발견된 적이 없습니다.
물론 이론물리학자중 디랙이라는 사람이 처음으로 magnetic monopole의 존재에 대해
이야기 하고 이론적으로 많은 연구가 되어있고 되고 있지만 실제로 관측된
적은 없습니다. 그래서 이론물리학자들은 왜 우주에 자기 monopole이 현재의
우주처럼 거의 없을 까에 대해서 연구합니다.
성언창 wrote:
> 이와 마찬가지로 지구는 거대한 자석입니다. 따라서 아주 먼거리에서는 거리제곱에 반비례하는 자기력이 작용하지만, 지표 근처에서는 조석력 처럼 거리 세제곱에 반비례합니다.