우주 마이크로파 배경의 지금 온도는 대략 얼마일까?

약 2.7 K 약 2.725 K. 우주 나이 38만 년, 약 3000 K일 때 생겼고, 이후 팽창으로 늘어나 약 1100분의 1로 식었다.

우주는 겨우 138억 년 됐는데 관측 가능한 우주의 반지름은 약 460억 광년이다. 왜일까?

빛이 오는 동안에도 우주가 계속 팽창했다 빛은 138억 년을 날아왔고, 그동안 출발한 곳은 팽창 때문에 더 멀리 밀려났다. 빛의 속도는 한 번도 변하지 않았다.

태양 질량의 20배인 별은 대략 얼마나 살까?

약 1000만 년 질량이 클수록 더 맹렬히 타서, 수명은 대략 질량의 2.5제곱에 반비례한다. 태양은 약 100억 년, 가장 작은 적색 왜성은 수조 년을 간다.

우주에서 가장 많은 원소는?

수소 원자 수로는 약 92%, 질량으로는 약 74%가 수소다. 대부분 빅뱅 후 처음 몇 분 동안 남은 것이다.

내 장신구 속 금 원자는 어디서 왔을 가능성이 가장 클까?

중성자별 합병 같은 격렬한 사건 철보다 무거운 원소를 만들려면 중성자가 아주 많이 필요하다. 2017년 중력파 사건 GW170817은 중성자별 합병이 무거운 원소를 만드는 모습을 처음 직접 본 사건이다.

2019년에 공개된 최초의 블랙홀 사진은 어느 블랙홀일까?

M87 은하 중심의 블랙홀 사건 지평선 망원경은 전 세계의 전파 망원경을 이어 “지구만 한” 망원경 하나로 만들었다. 은하수 중심 블랙홀의 사진은 2022년에 공개됐다.

달은 왜 늘 같은 면만 지구에 보여 줄까?

달의 자전 주기가 공전 주기와 같다 이것을 조석 고정이라 한다. 달은 약 27.3일에 한 번 자전하며, 이는 지구를 한 바퀴 도는 시간과 정확히 같다.

은하수에는 별이 대략 몇 개 있을까?

약 1000억~4000억 개 추정치는 1000억~4000억 개다. 어두운 적색 왜성은 세기 어려워서 범위가 이렇게 넓다.

태양은 결국 무엇이 될까?

백색 왜성 태양은 질량이 충분히 크지 않아서 먼저 적색 거성으로 부풀고 행성상 성운을 벗어 낸 뒤, 지구만 한 백색 왜성을 남긴다.

우주 전체 물질 중 암흑 물질은 대략 얼마일까?

약 85% 약 85%. 우리가 아는 원자는 물질의 작은 부분일 뿐이고, 암흑 물질은 지금까지 중력으로만 검출됐다.

보이저 1호는 지금 얼마나 빠르게 움직일까?

초속 약 17km 초속 약 17km. 그 속도로는 프록시마 센타우리까지 약 7만 5천 년이 걸린다.

다음 중 태양계에서 생기지 않은 천체는?

오우무아무아 오우무아무아는 2017년 발견된 최초의 성간 천체다. 다른 항성계에서 와서 지금은 떠나는 중이다.

“우주 사건 지평선”은 무슨 뜻일까?

어떤 은하가 지금 내보내는 빛은 영영 우리에게 닿지 못한다 우주가 갈수록 빨리 팽창해서, 충분히 먼 은하는 너무 빨리 멀어지므로 지금 내보낸 빛이 우리를 따라잡을 수 없다. 우주가 거기서 끝나는 것은 아니다.

첫 별(종족 III)과 오늘날 별의 가장 큰 차이는?

헬륨보다 무거운 원소가 거의 없다 우주에 아직 무거운 원소가 없었다. 아주 거대하고 수명이 매우 짧았을 수 있으며, 아직 직접 관측된 적은 없다.

중성자별 물질 한 찻숟가락은 무게가 얼마나 될까?

수십억 톤 중성자별의 밀도는 세제곱미터당 약 4×10¹⁷kg이라서, 찻숟가락(약 5mL) 하나가 약 20억 톤이다.

2015년 중력파를 처음 검출했을 때 LIGO의 4km 팔은 길이가 얼마나 변했을까?

양성자 지름의 약 1/1000 약 10⁻¹⁸m. 이렇게 작은 변화를 재려면 LIGO는 지진, 교통, 심지어 파도로부터 스스로를 격리해야 한다.

질량으로 따졌을 때 지구에서 가장 많은 원소는?

철 핵까지 합치면 철이 지구 질량의 약 3분의 1을 차지한다. 지각만 보면 산소가 가장 많다.

인공으로 만든 최초의 원소는?

테크네튬 1937년 사이클로트론에서 버려진 몰리브덴 박에서 발견됐다. 이름은 그리스어로 “인공의”라는 뜻에서 왔다.

왜 철은 별 핵융합의 끝일까?

철을 융합하면 더는 에너지가 나오지 않는다 철-56 근처의 핵이 가장 단단히 결합해 있다. 그보다 무거운 것을 융합하면 오히려 에너지를 흡수하므로, 무거운 별의 핵이 철로 채워지면 붕괴한다.

빛은 진공에서 얼마나 빠르게 나아갈까?

초속 30만 km 정확한 값은 초속 299,792,458m다. 1983년부터 미터는 빛의 속도로 정의된다.

2012년 힉스 보손은 어디서 발견됐을까?

대형 강입자 충돌기 CERN의 대형 강입자 충돌기. 이 발견으로 입자가 질량을 얻는 메커니즘이 확인됐고, 2013년 노벨 물리학상은 이를 제안한 물리학자들에게 돌아갔다.

섭씨로 절대 영도는 몇 도일까?

−273.15 ℃ −459.67은 화씨다. 절대 영도는 다가갈 수만 있고 도달할 수는 없다. 열역학 제3법칙이다.

양자 얽힘으로 정보를 빛보다 빠르게 보낼 수 있을까?

안 된다 얽힌 두 끝의 측정 결과는 서로 상관이 있지만, 각 끝만 보면 무작위다. 두 결과를 보통의 신호로 비교해야 비로소 상관이 드러난다. 이것이 무통신 정리다.

“슈뢰딩거의 고양이”는 원래 무엇을 보이려던 것일까?

양자 중첩을 일상 세계로 밀어붙이면 우스꽝스러워 보인다는 것 슈뢰딩거가 1935년 양자역학의 인기 있는 한 해석을 비판하려고 제안했는데, 결국 양자역학의 가장 유명한 이미지가 되었다.

거울은 왜 좌우는 바꾸는데 위아래는 바꾸지 않을까?

거울이 실제로 뒤집는 것은 앞뒤다 거울은 거울면에 수직인 방향을 뒤집는다. 우리는 거울 속 사람을 돌아서서 우리를 마주 본 사람으로 상상하기 때문에 좌우가 바뀐 것처럼 느낀다.

원자핵 속 양성자는 모두 양전하를 띤다. 왜 서로 밀어내지 않을까?

강한 상호작용이 끌어당겨서 핵 규모에서는 강한 상호작용이 전자기 반발력보다 훨씬 세지만, 미치는 거리가 아주 짧아서 핵 밖에서는 거의 사라진다.

매일 우주와 물리 5문제정답 해설

Q: 햇빛이 태양 표면에서 지구까지 오는 데 대략 얼마나 걸릴까?

약 8분 20초 지구와 태양의 평균 거리는 약 1억 5천만 km이고, 빛은 이를 약 499초에 간다. 우리가 보는 태양은 늘 8분 남짓 전의 모습이다.

Q: 우주의 나이는 대략 얼마일까?

약 138억 년 약 138억 년이다. 46억 년은 태양계의 나이이고, 460억 광년은 관측 가능한 우주의 반지름이지 나이가 아니다.

Q: 태양을 빼면 밤하늘에서 가장 밝은 별은?

시리우스 시리우스이고, 거리는 약 8.6광년이다. 북극성은 밝기가 50위 안팎에 불과하다. 거의 움직이지 않아서 유명하다.

Q: 태양에서 가장 가까운 별은?

프록시마 센타우리 프록시마 센타우리이고, 거리는 약 4.24광년이다. 알파 센타우리 삼중성계에서 가장 작은 적색 왜성이며, 2016년 그 둘레에서 행성이 발견됐다.

Q: 블랙홀의 “사건 지평선”이란?

빛조차 빠져나올 수 없는 경계 지평선은 물리적인 물체가 아니다. 아주 큰 블랙홀이라면 그곳을 넘는 사람은 그 순간 아무것도 느끼지 못할 수 있지만, 다시는 빠져나올 수 없다.

햇빛이 지구에 닿는 데 얼마나 걸릴까? 블랙홀의 사건 지평선이란? 정답이 달린, 게임의 매일 우주와 물리 문제.

게임은 매일 작은 과학 문제를 하나씩 냅니다. 이 페이지에는 우주·물리 문제를 40개 넘게 모았습니다. 햇빛이 지구에 닿는 데 걸리는 시간부터 블랙홀의 사건의 지평선, 양자 얽힘으로 빛보다 빠르게 정보를 보낼 수 있는지까지 다룹니다. 문제마다 정답을 먼저 쓰고, 한두 문장으로 설명을 붙였습니다. 문제 문구는 게임 안의 문구와 똑같습니다.

은하는 우리에게서 멀수록 더 빨리 멀어지므로 우주는 정지해 있지 않습니다 (Hubble, PNAS, 1929).
르메트르는 우주가 팽창하고 있다고 독자적으로 제안했고, '원시 원자'에서 시작됐다고 상상했습니다 (Lemaître, Annales de la Société Scientifique de Bruxelles, 1927).
벨 연구소의 두 연구자는 안테나의 잡음을 없앨 수 없었고, 결국 그것이 빅뱅의 잔광임을 알아내 1978년 노벨상을 받았습니다 (Penzias와 Wilson, The Astrophysical Journal, 1965).
전 세계의 전파망원경이 지구만 한 '가상 망원경'을 이루어 M87 은하 중심 블랙홀의 그림자를 찍었습니다 (Event Horizon Telescope Collaboration, The Astrophysical Journal Letters, 2019).
13억 년 전 두 블랙홀이 합쳐졌고, 시공간의 물결을 마침내 인류가 들었습니다 (Abbott 외, LIGO와 Virgo, Physical Review Letters, 2016).
대형 강입자 충돌기가 약 125 GeV에서 새 입자를 찾았고, 예측은 48년을 기다려 확인됐습니다 (ATLAS Collaboration, Physics Letters B, 2012).
플랑크 위성이 지금까지 가장 정밀한 우주 매개변수를 내놓았습니다. 나이는 약 138억 년이고 보통 물질은 약 5%뿐입니다 (Planck Collaboration, Astronomy & Astrophysics, 2020).

실제 근거

햇빛이 태양 표면에서 지구까지 오는 데 얼마나 걸릴까? 정답: 약 8분 20초. 지구와 태양의 평균 거리는 약 1억 5000만 km이고 빛은 이를 약 499초에 간다. 우리가 보는 태양은 언제나 8분 조금 더 전의 태양이다.
우주 마이크로파 배경의 오늘 온도는? 정답: 약 2.7K. 정확히는 약 2.725K. 우주 나이 38만 년, 약 3000K일 때 생겨났고, 그 뒤 우주 팽창이 늘이고 식혀 약 1100분의 1이 되었다.
우주의 나이는 대략 얼마일까? 정답: 약 138억 년. 46억 년은 태양계의 나이이고, 460억 광년은 관측 가능한 우주의 반지름이지 나이가 아니다.
우주의 나이는 138억 년뿐인데 관측 가능한 우주의 반지름은 약 460억 광년이다. 왜일까? 정답: 빛이 오는 동안에도 우주가 계속 팽창했기 때문이다. 빛은 138억 년을 여행했고, 그동안 빛이 출발한 곳은 팽창으로 더 멀리 밀려났다. 광속은 한 번도 변하지 않았다.
태양을 빼면 밤하늘에서 가장 밝은 별은? 정답: 시리우스. 시리우스는 약 8.6광년 떨어져 있다. 북극성은 밝기 순위로 50위 정도에 불과하며, 거의 움직이지 않아서 유명하다.
태양 질량 20배인 별의 수명은 대략 얼마일까? 정답: 약 1,000만 년. 질량이 클수록 더 맹렬히 타서, 수명은 대략 질량의 2.5제곱에 반비례한다. 태양은 약 100억 년을 살고, 가장 작은 적색왜성은 수조 년을 산다.
우주에서 가장 풍부한 원소는? 정답: 수소. 원자 수로는 약 92%, 질량으로는 약 74%가 수소다. 대부분은 빅뱅 후 처음 몇 분 동안 남은 것이다.
당신의 장신구에 든 금 원자는 어디서 왔을 가능성이 가장 클까? 정답: 중성자별 병합 같은 격렬한 사건. 철보다 무거운 원소는 만들려면 중성자가 많이 필요하다. 2017년 중력파 사건 GW170817로 사람들은 중성자별 병합이 무거운 원소를 만드는 것을 처음으로 직접 보았다.
태양에서 가장 가까운 별은? 정답: 프록시마 센타우리. 약 4.24광년 떨어져 있다. 센타우루스자리 알파 삼중성계에서 가장 작은 적색왜성이며, 2016년에 그 주위에서 행성이 발견되었다.
블랙홀의 “사건 지평선”이란? 정답: 빛조차 빠져나올 수 없는 경계. 지평선은 물리적인 표면이 아니다. 아주 큰 블랙홀에서는 지평선을 지나는 사람이 그 순간에는 아무것도 못 느낄 수 있지만, 다시는 나올 수 없다.
2019년에 공개된 최초의 블랙홀 사진에 찍힌 블랙홀은 무엇일까? 정답: M87 은하 중심의 블랙홀. 이벤트 호라이즌 망원경은 전 세계의 전파망원경을 이어 “지구만 한” 망원경 하나로 만들었다. 우리 은하 중심 블랙홀의 사진은 2022년에 공개되었다.
별은 왜 “반짝”일까? 정답: 지구 대기의 난류 때문이다. 온도가 다른 공기 덩어리가 흐르는 렌즈처럼 작용해 별빛이 세졌다 약해졌다 한다. 행성은 작은 원반으로 보이기 때문에 덜 반짝인다.
달은 왜 늘 같은 면만 지구에 보일까? 정답: 달의 자전 주기가 공전 주기와 같기 때문이다. 이를 조석 고정이라 한다. 달은 약 27.3일에 한 번 자전하며, 이는 지구를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간과 정확히 같다.
우리 은하에는 별이 대략 몇 개나 있을까? 정답: 약 1000억~4000억 개. 추정치는 1000억~4000억 개 사이다. 범위가 넓은 것은 희미한 적색왜성을 세기 어렵기 때문이다.
태양은 결국 무엇이 될까? 정답: 백색왜성. 태양은 질량이 충분히 크지 않아서, 먼저 적색거성으로 부풀고 행성상 성운을 벗어 낸 뒤 마지막에 지구만 한 백색왜성을 남긴다.
왜 우주는 처음 38만 년 동안 “불투명”했을까? 정답: 자유 전자가 광자를 계속 산란시켰기 때문이다. 그때는 너무 뜨거워서 전자가 아직 원자핵에 붙잡히지 못했다. 약 3000K까지 식자 원자가 생겨 빛이 자유롭게 나아갈 수 있었다. 그 빛이 오늘의 우주 마이크로파 배경이다.
우주 전체 물질에서 암흑 물질이 차지하는 비율은 대략 얼마일까? 정답: 약 85%. 우리가 아는 원자는 물질의 작은 부분일 뿐이며, 암흑 물질은 지금까지 중력으로만 검출되었다.
1929년에 허블이 발표한 것은 무엇일까? 정답: 은하가 멀수록 우리에게서 더 빨리 멀어진다는 것. 1924년에 안드로메다가 우리 은하 밖에 있음을 처음 보였고, 1929년에 후퇴 속도가 거리에 비례한다는 관계를 발표했다. 르메트르는 이미 1927년에 이 관계를 유도했다.
보이저 1호는 지금 대략 얼마나 빠르게 움직일까? 정답: 초속 약 17km. 그 속도로 프록시마 센타우리에 닿으려면 약 75,000년이 걸린다.
다음 중 태양계에서 생겨나지 않은 천체는? 정답: ʻ오우무아무아. 2017년에 발견된 ʻ오우무아무아는 알려진 최초의 성간 천체다. 다른 별계에서 와서 지금은 떠나고 있다.
“우주 사건 지평선”은 무슨 뜻일까? 정답: 어떤 은하가 오늘 낸 빛은 우리에게 영영 닿지 못한다. 우주는 가속 팽창 중이고, 충분히 먼 은하는 너무 빨리 멀어져서 오늘 낸 빛이 결코 우리를 따라잡지 못한다. 그곳의 우주가 끝난 것은 아니다.
첫 별(종족 III)과 오늘날의 별의 가장 큰 차이는? 정답: 헬륨보다 무거운 원소가 거의 없다는 것. 당시 우주에는 아직 무거운 원소가 없었다. 극도로 무겁고 수명이 극히 짧았을 수 있으며, 직접 관측으로 확인된 것은 아직 없다.
중성자별 물질 한 찻숟가락은 무게가 얼마나 될까? 정답: 수십억 톤. 중성자별의 밀도는 1세제곱미터당 약 4×10¹⁷ kg이라서, 찻숟가락(약 5mL) 하나가 약 20억 톤이다.
2015년 중력파를 처음 검출했을 때, LIGO의 4km 팔은 길이가 얼마나 변했을까? 정답: 양성자 지름의 약 1,000분의 1, 즉 약 10⁻¹⁸ m. 이렇게 작은 변화를 재려면 LIGO는 지진, 교통, 심지어 바다 파도의 진동까지 차단해야 한다.
하늘은 왜 파란색일까? 정답: 공기 분자가 파장이 짧은 빛을 더 쉽게 산란시키기 때문이다. 이를 레일리 산란이라 한다. 해 질 녘에는 빛이 더 많은 대기를 지나면서 푸른빛이 흩어져 사라지고 붉은빛과 주황빛이 남는다.
원자의 대부분은 무엇으로 이루어져 있을까? 정답: 빈 공간. 원자핵은 원자 지름의 10만 분의 1 정도밖에 안 된다. 원자가 축구 경기장만 하다면 원자핵은 경기장 한가운데 놓인 완두콩 한 알 정도다.
물은 왜 HO가 아니라 H₂O일까? 정답: 산소 원자가 안정되려면 전자 2개가 더 필요하다. 산소는 바깥 껍질에 전자 6개가 있고 2개를 더 공유하면 채워지므로, 수소 원자 두 개와 각각 전자 한 쌍씩 공유한다.
질량으로 지구에서 가장 풍부한 원소는? 정답: 철. 핵을 포함하면 철이 지구 질량의 약 3분의 1을 차지한다. 지각만 보면 가장 풍부한 것은 산소다.
다이아몬드와 흑연은 둘 다 무엇으로 이루어져 있을까? 정답: 탄소. 같은 탄소 원자가 다르게 배열된 것이다. 다이아몬드에서는 탄소 원자마다 이웃 넷과 결합하고, 흑연에서는 원자들이 육각형 층을 이룬다.
인공으로 처음 만들어진 원소는 무엇일까? 정답: 테크네튬. 1937년 사이클로트론에서 버려진 몰리브데넘 박판에서 발견되었다. 이름은 “인공”을 뜻하는 그리스어에서 왔다.
철은 왜 별 핵융합의 끝일까? 정답: 철을 융합하면 더 이상 에너지가 나오지 않는다. 철-56 부근의 원자핵이 가장 단단히 묶여 있다. 그보다 무거운 것을 융합하면 오히려 에너지를 흡수하므로, 무거운 별의 중심이 철로 가득 차면 붕괴한다.
빛은 진공에서 대략 얼마나 빨리 나아갈까? 정답: 초속 30만 km. 정확한 값은 초속 299,792,458m다. 1983년부터 1미터는 광속을 이용해 정의된다.
E = mc²은 무엇을 말할까? 정답: 질량과 에너지는 서로 바뀔 수 있다. 물질 1g을 완전히 에너지로 바꾸면 약 9×10¹³ 줄이 나오고, 이는 TNT 약 2만 톤에 해당한다.
2012년 힉스 보손은 어디서 발견되었을까? 정답: 대형 강입자 충돌기. CERN의 대형 강입자 충돌기다. 이 발견으로 입자가 질량을 얻는 메커니즘이 확인되었고, 2013년 노벨 물리학상은 그 메커니즘을 제안한 물리학자들에게 돌아갔다.
절대 영도는 섭씨 몇 도일까? 정답: −273.15°C. −459.67은 화씨다. 절대 영도에는 한없이 가까이 갈 수 있지만 도달할 수는 없다. 이것이 열역학 제3법칙이다.
태양 중성미자는 손톱만 한 면적을 매초 대략 몇 개나 통과할까? 정답: 약 600억 개. 1제곱센티미터당 초당 약 600억 개다. 거의 전부가 당신과 지구를 흔적도 없이 통과한다.
양자 얽힘으로 빛보다 빠르게 정보를 보낼 수 있을까? 정답: 없다. 얽힌 쌍의 양쪽 측정 결과는 상관되어 있지만, 각각만 보면 무작위로 보인다. 두 결과를 보통의 신호로 비교해야 비로소 상관이 보인다. 이를 무통신 정리라 한다.
“슈뢰딩거의 고양이”는 원래 무엇을 보이려던 것일까? 정답: 양자 중첩을 거시 세계로 끌어올리면 터무니없어 보인다는 것. 슈뢰딩거는 1935년에 당시 유행하던 양자역학 해석을 비판하려고 제안했지만, 양자역학에서 가장 유명한 이미지가 되었다.
열역학 제2법칙은 무엇을 말할까? 정답: 고립계의 엔트로피는 줄어들지 않는다. 열은 저절로 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 흐르고 반대로는 흐르지 않는다. 이것이 시간에 방향을 준다.
높은 산에서는 왜 물이 100°C보다 낮은 온도에서 끓을까? 정답: 기압이 낮기 때문이다. 압력이 낮을수록 물 분자가 더 쉽게 빠져나간다. 에베레스트 정상에서 물은 약 70°C에서 끓는다.
거울은 왜 좌우는 바꾸는데 위아래는 바꾸지 않을까? 정답: 거울이 실제로 뒤집는 것은 앞뒤다. 거울은 표면에 수직인 방향을 뒤집는다. 우리는 거울 속 사람을 돌아서서 우리를 마주 보는 사람으로 상상하기 때문에 좌우가 바뀐 것처럼 느껴진다.
원자핵 속 양성자는 모두 양전하를 띠는데, 왜 서로 밀어내지 않을까? 정답: 강한 상호작용이 붙잡고 있다. 원자핵 규모에서는 강한 상호작용이 전자기 반발력보다 훨씬 세지만 미치는 거리가 아주 짧아서, 핵 밖에서는 거의 사라진다.
“반감기”란 무엇일까? 정답: 원자핵의 절반이 붕괴하는 데 걸리는 시간. 탄소-14의 반감기는 약 5,730년이라서, 수만 년 이내의 유기물 연대를 재는 데 쓸 수 있다.

매일 우주와 물리 5문제정답 해설

실제 근거

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