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정보 [기초 천문학] 우주의 4대 힘(중력, 전자기력, 강력, 약력).. 어렵지 않아!
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2022.07.16 10:07
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우주?? 하면 거대하고 경이롭고
근데 너무 어려워서 이해 자체를 포기하고 사는 덬들...
그러지 마!!
조금씩 지식을 늘려가면 더 많이 이해가 가고
이해가 갈 수록 진짜 경이로우니까...!

우선 기초부터 탄탄히 쌓아야 하니까
혹시 물질 / 반물질 에 대해서 잘 모르는 덬들은

https://theqoo.net/square/2518330179

우선 이거부터 읽고 와주라!
어렵지 않을 거야~~~



자 그럼 우주의 4대 힘이 뭔지 봐보자

우선 제일 유명한 거부터!




1. 중력 (gravity)


다들 뭔지 알지??
지구가 우리를 끌어당기는 힘이잖아!!!
그래서 나무에서 사과가 바닥으로 떨어지는 거고
우리도 우주로 튕겨나가지 않고
지구 땅바닥에 발 잘 붙이고 살고 있지..

https://img.theqoo.net/zBFYw



고마워 중력아!!!

근데 우리가 꼭 기억하야할 건..
지구만 중력을 가지는 게 아니야
더 작은 것들도 중력을 가지고 있어
즉 이 세상 모든 질량을 가진 것들은 중력을 가지고 있어!

달을 생각해봐

https://img.theqoo.net/QPrsC


약 한달에 한바퀴씩 지구를 돌잖아
근데 왜 도는 거지???
그 이유는 바로
지구의 중력이 달을 우주로 떨어져나가지 않도록 당기고 있어서잖아

근데 달도 중력을 가지고 있는 거 기억하지?
그래서 우주비행사가 달 표면에 착륙할 수 있었던 거고!

https://img.theqoo.net/qtDRC

요렇게 달의 중력때문에 잘 서 있지?


즉 달도 지구를 끌어당기고 있어
지구도 달을 중력으로 끌어당기고
달도 지구를 중력으로 끌어당기는데
지구가 달보다 훨씬 더 크니까
지구의 중력이 훨씬 더 크게 작용하는 거야

바꿔 말하면..
우리 덬들도 질량을 가지고 있잖아??
그래도 우리도 중력을 행사하고 있어!
지구한테!
근데 우린 지구에 비해 질량이 너무 작아서... 뭐 애초에 비교가 안되는 수준이지 ㅋㅋㅋ

그래서 별 큰 영향이 안 나타나는 거 뿐이야...


암튼 달은 우리 덬들보다 훨씬 큰 질량을 가지기 때문에
지구에 행사하는 중력도 우리의 중력보다 더 커!!!

그래서 달이 지구를 잡아당기는 현상이 매번 나타나고 있어
뭘까??

생각해봐
지구는 대륙과 바다로 이루어져 있잖아

아무래도 대륙은 지구에 단단히 잘 붙어 있어서
아무리 달이 중력으로 끌어당겨도 움직이지 않아
하지만 바다는???
액체라서 늘 흐름이 있잖아

그래서 달의 중력에 반응을 잘 함!

https://img.theqoo.net/mZwDD


위 그림처럼 달과 가까이 있는 바다의 물은 달 쪽으로 끌려가
그래서 밀물과 썰물이 생김!!!


만유인력이라고 들어봤지?
영어로는 universal gravitation!
Gravity.. 중력때문에 질량을 가진 물체들이 서로를 끌어당기는 힘을 말해!
바로 인력!



암튼 이 중력이 우주를 이해하는 데 어마무시하게 중요해
그래서 꼭 이 개념을 기억해보자!

질량이 있으면 중력이 있고
질량이 더 클 수록 가지고 있는 중력도 더 크고
질량을 가진 두 물체 사이의 거리가 가까우면 중력이 더 크게 작용하고
멀어지면 중력도 작아짐!

https://gfycat.com/SpottedWideCamel

ㅇㅋ???


나중에 아인슈타인의 상대성 이해하려면 꼭 중력이 뭔지 알아야해

이 중력 때문에 우주 공간이 휘는 거고 (잡아당기니까...)
시공간이 늘어나고 줄어들고 우리 상식에 반하는 일들이 막막 일어나는 거임...!



헥헥...


그럼 이제 우주의 4대 힘중 두번째로 넘어가보자
사실 전자기력부터 보면 좋은데
이것도 중력만큼 넘나 중요해서
따로 다루는 게 좋을 것같아

그래서 강력이랑 약력부터 보자!




2. 강력

물질에 대해 설명한
https://theqoo.net/square/2518330179
이 글을 이미 읽었다면
양성자와 중성자가 뭔지 이제 알 거야

원자의 핵을 이루는 것들이지!


https://img.theqoo.net/gXztY

복습해보자

물질은 원자로 이루어져있고
원자 중심에는 원자 핵이 있고
핵은 양성자와 중성자로 이루어져있지!
그것들은 또 쿼크로 이루어져있고!

근데 생각해봐...
쟤들은 서로 다른 입자들이잖아...
그렇데 왜 서로 떨어져있지 않고
똘똘 뭉쳐서 핵을 이루지...?

뭐가 저 입자들을 묶어주지..?
바로 강력이야!
영어로는 strong force

우리 지금 우주의 4대 힘에 대해 살펴보고 있잖아..
중력.. 전자기력.. 강력.. 약력..
강력의 이름.. 강.. strong 에서 알 수 있듯이
이 네가지 힘들 중에서 강력이 가장 강한 힘이야!

근데...
사실 위에서 우리가 알아본 중력과의 비교 의미가 별로 없는 게..
중력은 엄청 거리가 멀어도 작용하잖아??
지구와 달 처럼!
그리고 지구와 태양처럼!

하지만 강력은
아주아주 짧은 거리 내에서만 작용을 해...

강력.. 입자.. 이런 것들은 엄청나게 작은.. 미시세계에 대한 것들이야
반면 중력.. 행성.. 태양계.. 은하 이런 것들은 엄청 큰 거시세계에 관한 것들이야!!!
미시세계를 다루는 물리학이 양자역학이고
아인슈타인의 상대성(이론)은 거시세계를 다루는 물리학이지!

아직까지 우리 인류는
이 거시세계와 미시세계를 설명하는 이론들을 하나로 정리하지 못했어..
그걸 위한 시도로 (초)끈이론 같은 게 나오긴 했지만
아직 통합 안됨!!
언젠가 이걸 해내는 사람은 노벨상 무조건 받을 거야 ㅋㅋㅋㅋ



암튼 중요한 건
중력과 강력의 개념만 알아가자!



마지막으로

3. 약력 (weak force)

위에서 살펴본 중력과 강력은
둘다 서로 끌어서 이어주는 힘이었어!

중력은 큰 것들을 서로 떨어져나가지 않게 당겨주고
강력은 입자처럼 아주 작은 것들을 서로 흩어지지 않게 이어준다고 했지!!

근데 약력은...
반대야

물질을 분해하는 힘이야...! ㄷㄷㄷㄷ


완전 반대지???


혹시...
방사성 동위원소.. 반감기..
뭐 이런 말들 들어봤어?

연대 측정할 때 쓰이는 거!

예를들어 지질학이나 고고학 분야에서..
문자가 생기기 전이라 기록이 남아있지 않은 시대의 암석이나 유물이라도
우리는 대충 언제쯤 생겨난 것인지 알 수 있어!

바로 방사성 동위원소의 반감기를 측정하는 건데

너무 어려운 용어라고 겁먹지 마!

우선 방사선 (radioactive ray) 가 뭔지 알아볼게!!!

원자핵 기억하지??
핵은 쪼개져!
당연하지?ㅋㅋㅋ
더 작은 입자로 이루어져있다고 했잖아

그 핵이 쪼개질 때 방사선이 나와!

이걸 핵분열이라고 하고
핵무기가 바로 이 원리로 만든 무기야!

왜냐하면
핵이 분열될 때 엄청난 에너지가 방출되거든!!!

예를 들어 원자의 한 종류인 우라늄의 핵이 쪼개지는 걸 그림으로 볼까?

https://img.theqoo.net/oTDjd


뭐.. 별거 아니지?? 간단하지? ㅎㅎ

이렇게 원자의 핵을 쪼개면 에너지가 발생한다는 점을 이용해서
원자력 발전도 하는 거고
핵무기도 만들고 그러는 거야!!!

근데 문제는...
핵분열 과정에서 방사선 (radioactive ray) 가 나와ㅠㅠㅠ
이러한 방사선의 종류에는
알파선..
베타선..
중성자선..
X레이.. (오!! 아는 거다!!!)
감마선..
이 있는데

X레이나 감마선 위험한 건 다들 알고 있지??
감마선 때문에 마블에서 헐크가 ...ㄷㄷ

https://img.theqoo.net/zvZfg



암튼 핵무기와 원자력발전소가 늘 문제가 되는 건
이 방사선 때문이고

이렇게 핵이 분열될 때 방사선이 방출되는 성질을 방사능 (radioactivity) 이라고 하는 거야~~


자자 그럼 다시 방사성 동위원소.. 반감기.. 연대측정법.. 으로 돌아와서!!
사실 이건 글 하나를 새로 써서 설명하는 게 더 좋을 거 같은데

아주 간단히 중요 개념만 말해보면!

"베타 붕괴" 를 이용해

베타 붕괴가 뭐냐면..

간단히 말해서
불안정한 원자핵이 방사선의 한 종류인 베타선을 방출하면서 비로소 안정되는 거라고 이해하면 좋겠다!

ㅇㅋ???

우리의 목표는 대~~강 천체물리학의 개념들을 훑고 맛보는 거니까!!
너무 욕심내지 말자고..



아무튼!


이제 베타붕괴가 뭔지는 쫌 알겠고

그래서 약력이 뭔데??

위에서 한 설명 기억나?
중력과 강력은 물질을 이어주지만..
약력은 물질을 천천히 분해시킨다고!

바로 원자핵의 베타붕괴를 일으키는 힘이 약력! Weak force 야





헥헥

이렇게 해서 우주의 4대 힘 중에서 전자기력만 빼고
중력!
강력!
약력!

다 살펴봤어




전자기력에 대해서는

https://theqoo.net/square/2518753692

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