허블의 법칙이 있죠
허블은 멀리 떨어진 별들의 스펙트럼을 관찰해서 적색이동과 거리와의 상관관계를 구했고,
그 결과 우주가 팽창한다는 결론을 얻었습니다.
옹스트룀: 1868년 태양의 프라운호퍼선(線) 파장을 측정할 때 새로운 길이의 단위를 도입했는데, 이 단위는 10-10m, 즉 10-8cm로서 후에 옹스트롬(기호 Å 또는 A)이라 하게 되었다. 열전도율에 대해서도 연구하여 열전도율이 전기전도도에 비례한다는 사실을 증명하였다.
MEMS 기반의 센서
Rice System는 소형 인공위성들(microsatellite)에 있는 위성 자세 제어 로켓(thruster)들의 연소 배기 파라미터들을 감시하기 위한, 소형의 개입하지 않는 광학 진단 센서들(miniature nonintrusive optical diagnostic sensors)(오른쪽 사진)을 현재 개발하고 있다. 유해 방출물의 불완전한 연소로 인한 오염(contamination)은 우주선 추진 시스템들과 기계 사용(instrumentation)의 효율성을 저하시킬 수 있다. 예를 들면, 우주선 보조엔진(vernier : 로켓의 속도와 진로를 조절하는 소형 로켓엔진)들에 남아 있는 액체 방울들은 적외선 탐지기(detector)와 같은 감시 센서들에서 응축될 수 있으며 태양 패널(panel)들에서 생성하는 동력을 줄일 수 있다. 이러한 소형 진단(microdiagnositc) 센서들은 단일 결정으로 된(monolithic) 실리콘 광학 벤치(bench) 기술에 기반을 두고 있으며, 심지어 비행 도중에도 실시간(real-time)으로 in-situ 측정들을 제공하면서, 소형 자세 제어 로켓(thruster) 벽(wall)들의 통합적인 부분을 구성할 수 있다. 이것은 결국 자세 제어 로켓(thruster)의 효율성을 증가시키며, 센서 오염에 대해서 보다 빈틈이 없는 제어를 할 수 있도록 해줄 것이다. 결론적으로 감시(surveillance), 통신, 그리고 기타 다른 응용들을 위하여 사용하는 소형 인공위성 추진 시스템들의 비용을 줄일 것이다.
미시건 주 Ann Arbor에 위치한 항공우주 시스템 및 기계 연구·개발 회사인, Canopus Systems(CSI)는 현재 원형(prototype) MEMS 센서에 기반을 두고있는 환경 감시 소형시스템(Environmental Monitoring Microsystem 또는 EMM)을 개발하고 있다. 그 프로그램은 미 육군의 항공 및 미사일 사령부(Army Aviation and Missile Command)로부터 계약을 맺고 있는 제 2 국면 소형 비즈니스 창의 연구(Phase Ⅱ Small Business Innovation Research)의 한 부분이다. 이 프로그램의 목적은 한 벌(suite)의 환경 감시 센서들을 포함하며 작동하는 원형 소형시스템을 개발하기 위한 것이다. 그 센서들은 데이터 획득 및 제어 시스템과 통합되어 있고, 무선 통신 링크를 통하여 데이터를 전송할 수 있기 때문에 원격으로 작동할 수 있다. 카드 한 벌(52장) 보다 작 게 될 원형 소형시스템은 저장되어 있거나/ 수송되는 군사용 미사일과 군수품들의 환경 조건들을 감시하기 위하여, 낮은 동력을 사용하는 MEMS의 기술적인 특성들을 이용할 것이다.
원형 EMM은 연속적으로 온도, 기압, 습도, 충격, 그리고 진동 수준들을 측정할 것이다. 그것은 또한 미리 조절한 환경 측정 한계들을 초과하는 사건들에 대한 보고를 할 수 있을 것이다. 많은 응용에 맞게 사용할 수 있도록 디자인을 한 몇 가지 모드(mode)들 중에서, 상황에 따라서 작동할 수 있도록 원격으로 그것에 프로그램을 할 수 있다. 사용자는 그 소형시스템을 특정한 세트의 측정과 감시에 필요한 조건들에게 적응시키기 위하여 몇 가지 센서들을 거기에 선택적으로 추가할 수 있다. EMM을 또한 UAV / MAV / 라디오 존데(radiosonde : 대기층의 기상상태를 측정하여 전파로 지상에 송신하는 기계) 기구(balloon) 환경 측정에도 적응시킬 수 있다. 상업적은 응용들로서 공익 사업체들, 자동차, 실험실들, 그리고 기타 다른 것들을 위하여 충격과 진동을 감시하는 것들을 포함시킬 수 있다. CSI의 웹 사이트인 WWW.canopus.com에서 보다 많은 정보들을 얻을 수 있다.
JPL은 온도, 심장 박동률, 혈압, 그리고 가능한 다른 생리학적인 파라미터들을 측정하는 데에 있어서, 착용할 수 있는 센서 패치(patch : 헝겊조각)들-소형의 생물원격 측정법(biotelemetric) 유닛들-을 개발하고 있다. 그 패치들은 아주 작을 것이며, 집적회로(IC)들과 전기·기계(electromechanical) 시스템들의 배치 구조물(batch fabrication)을 위하여 첨단 기술들을 통해 그것들을 저렴하게 대량으로 생산할 수 있다.
각각의 패치는 길이가 불과 몇 센티미터에 해당할 것이다. 이는 보통 접착식 반창고의 크기와 비교할 만하다. 반창고에 사용되는 것과 동일한 접착제 때문에, 그것을 입는 사람들의 피부에 아주 잘 붙게될 것이다. 그 패치는 전자 회로설계와 통합되어 있는 침투적이지 않은(noninvasive) 소형 전자·기계(microelectromechanical) 센서를 포함할 것이다. 그 회로설계는 센서의 출력을 처리하고, 처리된 센서 출력이 변조하는 라디오 신호를 전송할 것이다.
그 패치가 전지를 포함하지는 않을 것이다. 그 대신에, 그것은 흔히 있는(incident) 라디오 빔으로부터 전력을 추출하기 위한 회로설계를 갖게 될 것이다. 그 라디오 빔은 판독(readout)이 일어나는 동안에 존재할 것이다. 판독을 위하여, 그 패치 근처에 손바닥 크기의 휴대할 수 있는 라디오 송·수신기가 위치할것이다. 그 송· 수신기는 그 패치의 회로설계에 전력을 공급하기 위하여 라디오 빔을 전송할 것이다. 그리고 그 패치로부터 변조된 라디오 신호를 받을 것이다.
해리성 정체감 장애
해리란 자기 자신, 시간, 주위 환경에 대한 의식이 단절된 현상이다. 해리 현상은 일상생활에서 누구나 겪을 수 있는 정상적인 경험에서부터 일생생활의 기능을 어렵게 하는 병리적인 장애까지 광범위한 연속선을 이룬다. 따라서 해리장애는 의식, 정체감 및 행동의 정상적인 통합에 갑작스럽고 일시적인 이상이 생긴 상태로서 기능의 일부가 상실되거나 변화된 것이다. 즉, 일상적인 생태에서 내가 누구인지 무엇을 하는지를 알고 있는 일관된 자기로부터 분리되어가 분열된 상태를 말한다. 이런 해리가 필요한 이유는 압도될 것 같은 외상으로부터 자신을 보호가기 위해서이다. 즉 동물이 침입자와 마주쳤을 때 죽은 척 반응하는 것과 비슷한 것으로서 진화론적으로 살아남을 만한 가치가 있는 기능이라고 할 수 있다.
DSM-IV에서 해리장애는 정상적인 해리부터 다층으로 파편화된 해리성 정체성 장애까지 스펙트럼을 이룬다. 여기에는 해리성 기억상실, 해리성 둔주, 이인성 장애, 해리성 정체감 장애 등이 있다.
저는 스펙트럼에 대해 잘 몰라서 그냥 그거에 대한 자료를 뽑아 드리겠습니다.
스펙트럼
태양과 지구사이의 거리를 1cm라고 했을 때 지구에서 가장 가까운 별까지의 거리는 얼마나 될까? 무려 약 2.6km 정도 떨어져 있는 꼴이다. 우리에게 가까이 있다는 별들조차도 실제로는 매우 먼 거리에 있는 것이다. 그러나 우리는 그렇게 먼 거리에 있는 별들에 대해서도 아주 많은 사실을 알고 있다. 이렇게 멀리 떨어져 있는 별들에 대해 가보지도 않고 어떻게 많은 사실들을 알 수 있을까?
그것은 바로 별에서 오는 스펙트럼을 분석함으로써 알 수 있다.
모든 물체는 온도가 높아지면 빛을 낸다. 이 빛은 많은 다른 파장의 빛이 섞여 있는데 이런 빛을 프리즘이나 분광기를 이용하면 단색광의 빛으로 분산시킬 수 있다. 비가 온 후에 햇빛이 나면 아름다운 무지개를 볼 수 있는데 이것은 공기 중에 떠있는 수증기가 빛을 분산시켜 나타나는 현상이다. 이렇게 분산된 빛을 스펙트럼이라고 하는데 스펙트럼을 분석하면 빛을 내는 물체에 대하여 많은 것을 알 수 있다.
이제 스펙트럼의 종류와 스펙트럼 분석을 통해 별을 분류하는 방법에 대해 알아보기로 하자.
스펙트럼의 분류
1. 연속스펙트럼
프리즘을 통과한 빛은 여러 가지 색깔이 연속적으로 나타나게 된다. 이처럼 어떤 파장 범위에 걸쳐 연속적으로 나타나는 스펙트럼을 연속 스펙트럼이라 한다. 연속 스펙트럼은 분광기의 분해능을 아무리 높여도 선스펙트럼처럼 낱낱의 선으로는 분해되지 않고 전파장에 대해서 연속적으로 펼친 스펙트럼이 나타난다.
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2. 선스펙트럼
원자가 빛을 복사·흡수하는 것은 원자핵 둘레를 돌고 있는 전자의 에너지상태 변화와 관계가 있다. 원자가 한 정상상태 에너지준위에서 다른 정상상태의 에너지준위로 전이(轉移)할 때 그 준위차에 해당하는 에너지가 흡수되거나 방출되는 데, 이 때 나타나는 스펙트럼은 스펙트럼 사진에서 선모양으로 나타나므로 선스펙트럼이라 한다.
흡수스펙트럼
연속스펙트럼을 가지는 광선이 물질을 통과하게 되면 물질이 특정 파장의 빛을 강하게 흡수하게 된다. 이 때 이 빛을 분광기로 분광시키면 스펙트럼의 색띠 속에 선 또는 띠의 암흑 부분이 나타나는데, 이 어두운 부분을 흡수스펙트럼이라 한다..
별의 고온 표면에서 방출되는 빛은 일반적으로 연속스펙트럼이다. 이 때 상층 대기에 속해 있는 원자들은 일정한 파장에 해당하는 에너지를 흡수하여 스펙트럼내에 검은 틈을 남기게 되고, 이런 과정을 통해서 얻어지는 흡수선들은 항성 대기의 화학 조성을 알게 해 준다.
흡수선의 세기는 흡수된 광자의 수가 많을수록 커진다. 별의 스펙트럼을 분류할 때에도 이런 흡수선의 강도에 기초한다.
방출스펙트럼
흡수 스펙트럼과는 반대로 원자나 분자가 높은 에너지준위로부터 낮은 에너지준위로 전이할 때에는 전자기파를 방출하는데, 이 때 나타나는 스펙트럼을 방출스펙트럼이라고 한다.
항성은 대부분 흡수스펙트럼이 나타나지만, 일부 항성에 대해서는 밝은 방출스펙트럼을 지니는 것도 있다.
스펙트럼 분석
1. 별의 구성 성분 분석
네온이나 수소, 헬륨 등의 가스를 고온으로 가열하여 관찰하면 한 종류의 색이 나타난다. 이 빛을 분광기를 통해 보더라도 그 스펙트럼은 전 파장대에 걸쳐 나타나는 것이 아니라 일부 파장에 제한되어 나타난다. 물체에서 나오는 빛은 빛을 내는 물체의 종류에 따라 서로 다른 파장의 빛을 내기 때문이다. 선스펙트럼의 위치 역시 원소별로 다르다. 결국 한 가지 원소는 특정한 형태의 선스펙트럼을 이루게 된다.
뿐만 아니라 같은 산소 분자라고 해도 그것이 자유 원자로 있을 때와 분자를 형성하고 있을 때, 그리고 이온 상태로 있을 때 내는 스펙트럼이 다르다. 그러므로 별의 스펙트럼을 조사하면 별의 대기를 구성하는 성분은 물론 그러한 원소가 어떤 상태에 있는지도 알 수가 있다.
아래 그림을 보자. 태양 빛을 분광기를 통해 보면 검은 흡수선들이 나타난다. 이 때 이 흡수선들의 위치는 수소와 헬륨에서 나타나는 흡수선들의 위치와 일치함으로 이를 통해 태양은 수소와 헬륨으로 구성되어 있음을 알 수 있게 되는 것이다.
수소
헬륨
태양
나도 할수 있다!!! 스펙트럼 분석
자, 그럼 실제로 스펙트럼을 분석해 보자. 아래 그림에는 몇 가지 기체들의 흡수 스펙트럼이 제시되어 있다. 이를 이용해서 별1과 별2가 어떤 기체를 가지고 있는 지 알아보자.
별 1의 구성 기체 .................................................................수소
별 2의 구성 기체 ..................................................................수소, 헬륨
수소
헬륨
리듐
별1
별2
분광형
별의 전체적인 스펙트럼의 세기는 별의 온도가 좌우하는데 온도가 높은 별일수록 스펙트럼의 세기는 짧은 파장대에서 강하게 나타난다. 별의 스펙트럼에 나타나는 흡수선의 모양과 세기에 따라 별의 스펙트럼을 분류한 것을 분광형이라고 한다.
초기에는 수소의 흡수 스펙트럼선 세기에 따라 A, B, C …… P의 16종류로 분류하였으나 후에 온도가 높은 것에서 낮아지는 순서대로 재분류하여 다음과 같은 7가지로 분류하였다.
(고온) O - B - A - F - G - K - M (저온)
각 분광형은 뒤에 0∼9까지 숫자를 붙여서 다시 10가지로 나눈다. 태양의 경우 분광형은 G2이다.
분광형은 별의 표면 온도를 그대로 제시하고 있다. 그런데 온도는 색깔과 밀접한 연관이 있다. 별의 표면 온도가 높을수록 푸른색을 띠고, 온도가 낮을수록 붉은 색을 띠게 된다. 따라서 O형 별쪽으로 갈수록 별의 온도는 높아지고 색깔은 점점 푸르게 되고, 반대로 M형 별쪽으로 갈수록 온도는 낮아지고 색깔은 점점 붉어진다.
지금까지 알아본 분광형의 특징을 정리하면 아래와 같다.
3. H-R도
분광형은 별의 온도만을 고려한 반면, 별의 광도까지 고려하여 별을 분류할 수도 있다. 별의 분광형과 광도와의 관계를 그래프로 나타낼 수 있는데, 이를 H-R도라고 한다.
1911년 덴마크의 천문학자 헤르쯔풍(Hertzsprung)은 같은 성단에 속해있는 별들의 밝기와 분광형을 그래프로 그렸다. 1913년 미국의 천문학자 러셀(Russell)은 연주시차가 측정되어 있는 태양 근처 별들의 절대 등급과 스펙트럼형의 분포를 조사하였다. 이 두 사람의 연구는 따로 이루어진 것이었으나 그 결과는 같았기 때문에, 이 두 사람의 이름 머리 글자를 따서 H-R도라고 했다.
H-R도의 가로축은 별의 표면 온도축으로 스펙트럼형이나 색지수로 대체할 수 있다. 이 때 일반적인 그래프는 오른쪽으로 갈수록 그 값이 증가하지만, H-R도의 경우는 반대로 왼쪽이 가장 온도가 높고 오른쪽으로 갈수록 온도가 낮다.
H-R도의 세로축은 광도축으로 절대등급으로 대체할 수 있다. 위쪽에 위치한 별은 밝고, 아래쪽에 위치할수록 어두운 별이 된다.
H-R도와 별의 분류
H-R도에 나타나는 별의 분포에 따라 다음과 같이 별을 분류할 수 있다.
① 주계열성
H-R도상에서 왼쪽 위에서 오른쪽 아래의 대각선으로 분포하고 있는 많은 별들을 주계열성이라고 한다. 주계열성은 중심에서 수소 핵융합 반응으로 에너지를 발생시키고 있는 별로서, 별의 일생중 대부분을 차지한다. 또 주계열성은 광도가 클수록 질량이 크고, 질량이 클수록 반지름이 크다.
② 적색 거성
H-R도의 오른쪽위에 있는 별로서 표면 온도는 낮으나 반지름이 매우 크기 때문에 광도가 큰 붉은 색 별을 적색 거성이라 한다. 적색 거성은 태양 정도의 질량을 갖는 별들이 태양 반지름의 수십 배로 커졌기 때문에 밀도가 작다.
③초거성
반지름이 태양의 수백 배로 아주 크고, 밝은 별이다. 이 별은 표면 온도가 낮고 밀도는 적색 거성보다도 작아서 희박한 기체 덩어리이다.
④ 백색왜성
H-R도상의 왼쪽 아래에 분포하는 별로, 표면 온도는 높으나 태양의 수십 배로 작기 때문에 어둡게 보이는 별을 백색 왜성이라고 한다. 백색 왜성은 주로 중력 수축으로 에너지를 방출하며 밀도는 주계열성에 비해 훨씬 크다.
4. 도플러 효과
기차가 서로 다가올 때 상대 기차의 기적소리는 크게 들리고, 서로 멀어질 때의 기차의 기적소리는 낮게 들린다. 이런 소리의 차이로 우리는 직접 보지 않아도 물체의 움직임을 알 수 있다. 이것은 파동을 발사하는 원천이 관측자에 대해서 이동할 때에는 본래의 진동수와는 다른 겉보기의 진동수가 관측되기 때문인데, 이와 같은 현상을 도플러 효과라고 한다.
음파의 경우 발음체와 관측자가 상대적으로 멀어질 때는 발음체의 진동수보다 관측자가 듣는 진동수가 더 적어 저음으로 들리고, 가까워질 때는 더 많아져 고음으로 들리게 된다. 이런 도플러 효과는 광파에서도 일어나는데, 광파에서는 진동수에 따라 색깔이 변하게 된다.
즉 가까워지게 되면 광파의 진동수가 증가해서 스펙트럼선이 파장이 짧은 푸른 색쪽으로 치우치고(청색 편이), 멀어지게 되면 광파의 진동수가 감소하여 스펙트럼선이 붉은 색쪽으로 치우치게 된다(적색 편이)
맨 위의 그림은 물체가 관찰자쪽으로 가까워질 때의 그림이고(dopler-blue), 가운데 그림은 현재 상태이며, 아래 그림은 멀어질 때의 그림이다(dopler-red) 화면에 제시할 때는 가운데 그림만 제시하며, 아래의 "가까워질 때" 버튼을 누르면 현재 상태 그림위에 가까워질 때의 그림이 겹쳐져 그 변화를 눈으로 확인할 수 있도록 한다. "멀어질 때" 버튼 역시 마찬가지다.
시선 속도
우주의 팽창
E. 허블은 외부 은하들의 흡수 스펙트럼선을 조사한 결과 먼 은하들일수록 모두 파장이 긴 석색쪽으로 치우쳐 있다는 사실을 발견했다. 이러한 은하의 적색 편이량을 가지고 은하들의 후퇴 속도를 구하면 다음과 같다.
허블 법칙에 따르면 외부 은하들은 우리로부터 멀어지고 있으며, 먼 은하일수록 더 빠른 속도로 후퇴하고 있음을 말해준다. 결국 이것은 우주의 팽창을 의미하는 것이다.
출처 : http://aped.snu.ac.kr/cyberedu/cyberedu2/kor/kor23-03.html
