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Newton 뉴턴 2018.7
뉴턴 편집부 지음 / 아이뉴턴(월간지) / 2018년 6월
평점 : 
품절
중학생, 고등학생을 위한 과학잡지
과학의 원리, 배경지식이 풍부한
과학월간지 단행본!!
뉴턴 Newton 7월호
'지구 자기의 역전'
뉴턴코리아 / (주)아이뉴턴코리아
중.고생 과학잡지 단행본 뉴턴 Newton 2018년 7월호
읽고 여름방학도 알차게 보내요~
지구 자기의 북극과 남극이 몇 차례나 바뀌었다.
'지구 자기의 역전'
과학의 핵심은 원리로 중학생 과학잡지 뉴턴은
과학 전 분야의 핵심 주제와 원리를 뛰어난 일러스트와
진귀하고 생생한 사진, 전문가의 상세한 해설로
미래 과학 분야 진로를 꿈꾸는 학생들에게 필요한 지식을 알려줍니다.
[생활 주변의 과학 - 체취]
체취에 신경 쓰는 사람이 많을 것이다. 사람에게는 각각 특유의 냄새가 있으며
나이와 성별에 따라 특징도 다르다고 한다. 사람의 냄새 물질은 몸의 어디에서 만들어지는 걸까?
체취가 생기는 메커니즘과 체취의 종류에 대해 자세히 알아볼 수 있다.
[세계의 절경 - 엘베 사암 산지]
엘베 사암 산지는 독일 남동부에 위치한 산지이며, 드레스덴에서 30km 떨어진 곳에 있다.
엘베 사암 산지는 넓이 92k㎡의 '작센.스위스 국립공원' 안에 있다.
이 국립공원 일대는 기묘하게 침식된 암석층으로 되어 있으며, 사암의 절벽과
깊은 계곡 등의 경관이 보인다. 암석층의 기원은 백악기(1억 4500만 년 전 ~6600만 년 전)로
거슬러 올라간다.
이렇듯 과학잡지에서는 우리가 가보지 못하는 세계의 절경들을 소개해주고 있다.
Newton Special에서 담고 있는 천문학
[우주의 모든 것을 지배하는 수식]
'단 하나의 수식이 우주의 모든 것을 지배한다.'
소립자에서 은하, 그들의 운동이나 힘의 작용에 이르기까지, 우주의 거의 모든 현상을 단 하나의
수식으로 나타낼 수 있다고 한다. 이 수식은 아인슈타인, 맥스웰, 디랙, 힉스,
난부 요이치로, 유카와 히데키 등 천채 물리학자들이 만들어 낸 이론의 집대성이다.
우주의 모든 것을 지배하는 수식은 '소립자의 표준 모델의 작용에 중력의 작용을 더한 것'이다.
이 '작용'이라는 말은 일상적으로 사용되는 작용이라는 말과 의미가 다르며, 물리학에
등장하는 어떤 의미를 가진 수식을 나타내는 전문적인 용어이다.
이 작용이라는 수식은 물체의 운동 등에 대한 법칙을 이끌어 내는 바탕이 되는 수식이다.
작용에 대해 '최소 작용의 원리'라고 하는 어떤 규칙에 따라 수학적인 조작을 하면
여러 가지 운동 방정식을 이끌어 낼 수 있다.
우주의 모든 것을 지배하는 수식에는 아직 진화할 여지가 남아있다고 한다.
이 수식은 소립자와 거기에 작용하는 힘 모두를 설명하는 표준 모델 그리고 시간과
공간 모두를 설명하는 중력 이론인 '일반 상대성 이론'에 근거한 것이다.
현재 전 세계에서 암흑 물질의 정체를 찾는 연구가 이루어지고 있다.
암흑 물질의 후보로 '뉴트럴리노(neutralino)'나, 전하를 띠지 않은(전자기력이 작용하지 않는)
미지의 소립자 '액시온(axion)'등이 생각된다. 그에 관한 연구가 진행되어 암흑 물질의
정체가 밝혀지면 그 존재를 나타내는 항이 수식에 더해질 것이다.
2대 애완동물의 과학 제1회
[개 - 알려지지 않는 그 능력]
개와 고양이는 인간과 함께 살아온 '친구'로 반려동물로
특히 개는 인간과 적어도 2만 년의 '우정'을 나누고 있다.
최근 연구에서는 사람과 개의 의사소통 능력은 똑같이 진화해 왔다는
설도 보고되었다. 이 기사에서는 개의 능력과 의외로 알려지지 않은 몸의 비밀,
또 귀 등의 움직임과 행동에 숨겨진 의미, 귀소 본능이 있다는 설의 근거를 찾아본다.
현재 400 이상의 '개의 품종'이 있다고 한다. 개의 품종이란 나라마다
전문 단체가 정하는데, 그 수는 비공식적인 것을 포함하면 더욱 많아진다.
2017년 161종의 개 1346마리의 DNA를 조사한 연구가 보고되었다.
그에 따르면 개의 품종은 23개 그룹으로 나누어진다.
유전적으로 가장 늑대에 가까운 개의 품종은 아프리카 원산인 '바센지(Basenji)'등이었다.
개의 육체의 특징을 살펴보자. 여기에 그려진 '조몬 시바'는 1만 ~8000년 전의
일본 조몬 시대 유적에서 발견된 개의 골격을 재현하기 위해 교배되고 있는
시바견이다. 이마에서 코끝까지(주둥이)의 형태가 완만하며 얼굴이 갸름한 것 등
개의 기원에 가까운 특징을 가졌다고 보인다.
지구 자기의 역전 [지구 자기의 북극과 남극은 몇 차례나 바뀌었다!]
'지구 자기'는 태양 등에서 나오는 에너지 높은 입자(방사선)로부터 지구를 지키는 '장벽'이다.
지구 자기를 따라 방위 자석은 N극은 북쪽을 가리키고, S극은 남쪽을 가리킨다.
그러나 과거의 지구에서는 방위 자석이 가리키는 방향이 반대가 되는 '지구 자기 역전'이라는
현상이 여러 번 일어났다.
현재 지구에서는 이미 지구 자기가 역전되기 시작했다고 이상할 것이 없다.
태양을 포함한 우주에서는 전기를 띤 고에너지의 입자가 지구를 향해 오고 있다.
그러나 지구 자기가 있는 덕분에 지구를 향해 온 이들 입자의 진로가 구부러진다.
지구 자기는 지구를 지키는 '방벽'인 셈이다.
지구 자기가 역전될 때는 지구 자기의 강도가 약해지다가 지구 자기극의 위치가
역전되어 간다. 단, 현재의 지구 자기 형상이 유지된 채 지구 자기가 약해지고 방향을 바꾸는지,
아니면 지구 자기의 형상 자체도 크게 흔들리는지는 제대로 알려지지 않았다.
지구 자기의 형상은 태양으로부터 오는 전기를 띤 입자의 영향을 받아 비대칭이 된다.
마쓰야마 박사는 100만 년 이상 전에 생긴 겐부도 동굴에 있는 암석의 고지자기를
알아냄으로써 당시 지구 자기의 방향이 현재와는 반대 방향으로 되어 있음을
발견했다. 나아가 그 밖에도 여러 장소에서 같은 연대 암석의 고지자기를 조사해,
당시의 지구 자기 방향이 현재와는 반대 방향이었다고 결론을 내렸다.
그러나 당시는 암석의 연대 데이터나 고지자가 데이터의 정확성을 높지 않아서 그닥 주목받지 못했다.
태평양판은 연간 약 10cm씩 서쪽으로 넓어지고 있다. 즉 줄무늬 자기 이상의 폭을
알면 지구 자기가 특정 방향을 향하던 시기를 추정할 수 있다.
그 결과는 지상에서 발견한 암석의 조사에서 도출된 기간과 일치했다.
실생활 수학의 대표 선수 [기초부터 알아보는 푸리에 해석]
푸리에 해석이란 '푸리에 급수 전개'나 '푸리에 변환'등 수학적인 테크닉을 구사해 '복잡한 파동'을
'단순한 파동의 합체'로 나타내, 다양한 파동과 신호를 해석하는 기법이다.
푸리에 해석의 해설서를 보면 어려운 수식이 나열되어 있지만, 이 특집에서는
최소한의 수식만을 사용해서 푸리에 해석의 진수를 쉽게 살펴볼 수 있다.
과학이나 공학 분야에서 푸리에 해석이 중요시되는 이유는 무엇일까?
푸리에 해석이 무엇인지 알기 위해 먼저 우리의 목소리에 주목해보자.
소리를 낼 때 사람은 목의 성대를 떨어 공기를 진동시킨다.
그 공기의 진동이 상대 귀의 고막을 울려 음성으로 전해진다.
공기가 진동하면 공기의 밀도가 높아지거나 낮아진다.
일반적으로 남성의 소리에 비해 여성의 소리가 높게 들린다.
그러나 남녀의 소리가 만드는 복잡한 파동의 형태를 보면 그다지 차이가 없다.
여기에서 사용되는 것이 푸리에 해석이다. 푸리에 해석을 사용하면 복잡한
파동의 형태를 단순한 파동으로 '분해'해서, 음의 높이나 악기의 음색 등
아주 다양한 정보를 추출할 수 있다.
푸리에는 누구인가?
푸리에(1768~1830) 해석에 그 이름을 남긴 조제프 푸리에는
나폴레옹 시대에 활약한 물리학자. 수학자이다.
열전도를 연구한 푸리에는 지구 대기에 의해 기온이 높게 유지되는
'온실 효과'를 처음 주장한 것으로도 알려져 있다.
푸이에는 열의 전도를 나타내는 수식을 수학저그로 연구하는 과정에서
중요한 발견에 이르렀다. 그것은 '어떤 함수(x값이 정해지면 y값이 정해지는
관계를 수식으로 나타낸 것)이든 다양한 사인과 코사인을 무한히 더한 식으로
나타낼 수 있다'는 발견이다.
'사인과 코사인을 무한히 더한 식'을 지금은 '푸리에 급수'라고 부른다.
<Topic> 에스허르의 작품과 기하학의 세계.
에스허르의 작품을 수학의 관점에서 즐겨보자!
흔히 '에셔'라고 불리는 네덜란드의 판화가 마우리츠 코르넬리스 에스허르는 여러 가지
'불가능 그림'을 남긴 것으로도 유명하다. 에스허르는 수학자들과 교류하면서 아이디어를
얻어 그 독창적인 작품을 만들어 냈다고 한다. 이스라엘 박물관이 소장한 약 150점에
이르는 에스허르의 판화와 밑그림 중 대표적인 것을 보면서,
그 안에 깃든 '기하학'의 세계를 살펴볼 수 있다.
에스허르는 정다면체를 도입한 작품을 여럿 남겼다. 에스허르가 정다면체의 아름다움에
이끌렸던 계기는 지질학. 결정학 학자였던 형 버렌드 에스허르의 영향도 컸다.
지하 깊은 곳에서 생성된 결정이 이들 정다면체 모양이 된다는 사실을, 형이 준 논문과
서적을 통해 안 것이다. 에스허르 인류가 탄생되기 훨씬 전에 땅속에서 생겨난 결정이
인간으로 하여금 아름다움을 느끼게 하고 단순하고도 가지런한 모양을 하고 있다는
신비함에 강한 매력을 느꼈다고 한다. 그 증거로 플라톤의 입체를 항상 떠올릴 수 있도록
그들 모형을 철사와 실로 직접 만들어 방에 걸어 놓았다.
ESO의 최신 영상이 밝히는 우주의 새로운 사실
[남반구의 하늘을 물들이는 빛]
유럽남천천문대(ESO)는 남아메리카 칠레에 있는 망원경군을 사용해 천문 관측을
하고 있다. 최근 관측 기술이 더욱 향상되면서 새로운 발견이 차례차례 보고되고 있다.
최근의 성과부터 세계 최대 망원경 건설에 대한 뉴스까지 최신 우주 연구를 아름다운 영상과
생생한 사진 및 그림으로 만나볼 수 있다.
이번에 초대형 망원경 'VLT'에 'MUSE'와 'X-shooter'라는 관측 기기를 조합시켜
이 은하를 관측했더니, 제트 속에서 별이 생겨나는 증거를 처음으로 확인할 수 있었다.
막 태어난 무거운 별이 주변의 가스를 빛나게 하며, 그때 방출된 빛이 관측된 것이다.
고속 제트 속에서 태어난 별 또한 제트와 함께 고속으로 바깥쪽으로 이동하고 있다.
블랙홀 근처에서 태어난 별은 점차 속도가 느려져 마침내 중심으로 돌아가지만,
떨어진 위치에서 생겨난 별은 은하 바깥으로 날아간다.
은하와 별의 형성 과정에 대한 수수께끼를 밝히는데 한걸음 다가섰다.
융합교육으로 학교에서도 한 분야에 대한 지식이 아닌
다양한 분야에 대한 지식을 서로 융합하며 배우는 과정을 겪고 있는
우리 아이들에게 중학생 과학잡지 뉴턴은 과학의 전분야를
깊이 있는 지식으로 배워나갈 수 있게 해주는 과학백과사전과도 같습니다.
백과사전보다 더 좋은 점 바로 생생하고 선명한 사진,
전문가의 설명과 VR 콘텐츠를 이용해서 더욱더 생생하게
볼 수 있다는 점이지요.
초등학생 때 배웠던 과학이 수박 겉핥기라면,
중학교부터는 수박의 속을 파헤져 보는 과정이라고 볼 수 있습니다.
과학을 더 흥미롭고, 심도 있게, 과학의 전 영역을 파헤치면서
똑똑해지는 아이로 만들고 싶다면 뉴턴 과학 월간지 보여주면 좋을 것 같아요.
저희 집 두 아이들에게도 아주 인기 만점인 과학잡지거든요.