지식의 두루마리

베란다에 빨래를 널어놓고 바람이 살랑일 때마다 온도와 습도 때문에 마르는 속도가 확 달라진다는 걸 느낀다. 바람이 안 부는 날은 반나절이 지나도 축축한데, 바람이 조금만 불어도 금방 보송해진다. 그 차이를 알고 나니 빨래 너는 위치가 더 중요해졌다. 온도와 습도가 증발 속도에 미치는 영향 빨래가 마르는 건 옷에 묻은 물이 공기 중으로 날아가는 증발 과정이다. 물 분자가 에너지를 얻어 기체 상태로 바뀌어 공기 속으로 퍼져 나간다. 온도가 높으면 물 분자 움직임이 활발해져 증발이 빨라지고, 습도가 낮으면 공기가 수증기를 더 많이 받아들일 수 있어서 증발이 잘 된다. 온도와 습도가 이 두 조건을 좌우한다. 예전에 장마철에 실내에서 빨래를 말렸을 때 며칠이 지나도 냄새만 나고 안 마르던 경험이 있다. 그때는 습도가 너무 높아서이다. 바람이 습한 공기를 밀어내는 과정 빨래 표면 가까이에는 증발한 수증기가 모여 습도가 높은 공기층이 생긴다. 이 층이 그대로 있으면 더 이상 물이 잘 안 날아간다. 바람이 불면 그 습한 공기를 계속 밀어내고 상대적으로 건조한 새 공기를 가져다 준다. 온도와 습도 조건이 같아도 바람이 있으면 표면 근처 습도가 낮게 유지되어 증발이 계속된다. 바람이 세게 불수록 이 교체가 빨라져서 빨래가 더 빨리 마른다. 온도만 높다고 다 마르는 건 아니다 더운 날이라도 습도가 높으면 공기가 이미 수증기로 가득 차 있어서 빨래에서 나온 물을 받아줄 여유가 적다. 반대로 기온이 좀 낮아도 습도가 낮고 바람이 불면 생각보다 빨리 마른다. 온도와 습도의 조합이 중요하다. 햇볕이 잘 드는 곳에서는 온도가 올라가 분자 운동이 활발해지고, 바람이 함께 불어주면 효과가 배가된다. 그늘지고 바람 없는 곳에 널면 온도가 높아도 오래 걸린다. 표면적과 공기 흐름이 더해지는 효과 빨래를 겹쳐 널거나 구겨 놓으면 공기와 닿는 면적이 줄어든다. 잘 펴서 널면 증발이 일어나는 면이 넓어져 더 빨리 마른다. 바람이 이 넓은 표면을 스쳐 지나가면 습한 공기가 ...

겨울 아침마다 창문을 보면 결로 현상 때문에 아래쪽에 물방울이 잔뜩 고여 있는 모습을 자주 마주친다. 위쪽은 비교적 맑은데 아래만 흥건한 게 이상했다. 그 이유를 알고 나니 창문이 그냥 젖는 게 아니라 공기와 온도가 만드는 자연스러운 흐름이라는 걸 깨달았다. 결로 현상이 생기는 기본 원리 실내 공기는 따뜻하고 수증기를 많이 품고 있다. 창유리 표면은 바깥 추위 때문에 차갑다. 따뜻한 공기가 차가운 유리에 닿으면 온도가 이슬점 아래로 떨어지고, 품었던 수증기가 물방울로 바뀐다. 이게 바로 결로 현상이다. 겨울철에 유난히 심한 이유는 실내외 온도 차가 크기 때문이다. 예전에 창틀에 물이 고여 있는 걸 보고 “창문이 새나?” 하고 걱정한 적이 있는데, 대부분 이 현상 때문이었다. 아래쪽에 물방울이 더 많이 모이는 이유 유리 전체가 똑같이 차가운 게 아니다. 창 가장자리와 아래쪽은 스페이서나 프레임 때문에 열이 더 빨리 빠져나가 중심보다 온도가 낮다. 차가운 공기는 아래로 가라앉고, 습기도 차가운 쪽으로 끌려간다. 결로 현상이 아래쪽에서 먼저, 더 많이 일어나는 이유다. 일단 생긴 물방울은 중력 때문에 아래로 흘러내려 창틀이나 아래쪽에 고인다. 위쪽은 상대적으로 덜 차갑고 공기 흐름도 달라서 물방울이 적게 보인다. 실내 습도와 환기가 결로에 미치는 영향 빨래를 실내에서 말리거나 요리를 하거나 사람이 숨 쉬는 것만으로도 수증기가 늘어난다. 환기를 제대로 하지 않으면 이 습기가 그대로 쌓인다. 결로 현상은 습도가 높을수록 더 쉽게, 더 많이 나타난다. 차가운 유리에 따뜻한 습한 공기가 계속 닿으면서 아래쪽에 물방울이 점점 쌓인다. 창문을 짧게라도 자주 열어 습한 공기를 빼주면 결로가 눈에 띄게 줄어든다. 창틀과 가장자리가 특히 취약한 이유 유리 중심부보다 가장자리와 창틀이 더 차갑다. 열이 빠져나가는 통로 역할을 하기 때문이다. 결로 현상이 아래쪽 모서리부터 시작되는 경우가 많다. 커튼을 두껍게 치거나 창턱에 물건을 올려두면 따뜻한 공기가 유...

차가운 음료를 마시다 보면 컵 겉면에 송골송골 물방울이 맺히는 이유를 종종 궁금하게 여긴다. 컵이 깨진 건지, 물이 샌 건지 헷갈릴 때도 있다. 알고 보니 공기 중 수증기가 차가운 표면에 닿아 액체로 바뀌는 현상 때문이었다. 물방울이 맺히는 이유의 핵심은 응결 공기 속에는 눈에 안 보이는 수증기가 항상 떠다닌다. 따뜻한 공기는 수증기를 많이 품을 수 있지만, 온도가 내려가면 품을 수 있는 양이 급격히 줄어든다. 차가운 컵 표면에 공기가 닿으면 그 부분 온도가 이슬점 아래로 떨어진다. 물방울이 맺히는 이유가 바로 이 응결이다. 수증기 분자들이 운동 에너지를 잃고 서로 뭉쳐 액체 물방울이 되어 컵 겉면에 달라붙는다. 여름철에 유난히 많이 생기는 건 공기 중에 수증기가 이미 잔뜩 들어 있어서다. 이슬점과 온도 차가 만드는 과정 이슬점은 공기가 더 이상 수증기를 기체 상태로 붙잡지 못하고 액체로 바뀌기 시작하는 온도다. 컵 안 음료가 차가울수록 표면 온도가 낮아지고, 주변 공기가 이슬점에 더 쉽게 도달한다. 물방울이 맺히는 이유는 이 온도 차 때문이다. 습도가 높은 날에는 이슬점이 상대적으로 높아져서 조금만 차가워도 금방 물방울이 생긴다. 예전에 얼음물을 테이블에 올려놓고 자리를 비웠다가 돌아와 보니 받침이 흥건해져 있던 경험이 있다. 그때는 컵이 샌 줄 알았는데, 전부 공기에서 나온 물이었다. 컵 안 물이 새는 경우와 구별하는 방법 진짜 물이 새는 경우에는 보통 컵 안쪽이나 바닥에 균열이 있거나 뚜껑이 제대로 안 맞을 때 나타난다. 물방울이 맺히는 이유는 겉면에만 생기고, 안쪽 음료 양은 거의 변하지 않는다. 반대로 새는 경우에는 시간이 지날수록 안 음료가 줄어들고, 물방울이 특정 지점에서만 흘러내리거나 바닥에 고이는 패턴이 일정하다. 겉면 전체가 고르게 촉촉해지고 흘러내리는 건 대부분 응결이다. 컵을 닦아 내고 다시 관찰해 보면 금방 구분할 수 있다. 습도와 계절에 따라 달라지는 정도 습도가 낮은 겨울철에는 물방울이 맺히는 이유가 있...

밤하늘에서 혜성을 본 적이 있는데, 혜성의 꼬리가 항상 태양 반대편을 향하는 모습이 이상했다. 날아가는 방향으로 길게 늘어진 줄 알았는데, 실제로는 태양에서 멀어지는 쪽으로만 뻗어 있었다. 그 이유를 알고 나니 우주가 더 신비롭게 느껴졌다. 혜성의 꼬리가 항상 태양 반대편을 향하는 기본 원리 혜성은 얼음과 먼지, 암석이 섞인 더러운 눈덩이 같은 존재다. 태양에서 멀리 떨어져 있을 때는 꽁꽁 언 상태라 꼬리가 거의 안 보인다. 태양에 가까워지면 열이 얼음을 녹여 기체와 먼지를 바깥으로 뿜어낸다. 이 물질들이 태양풍과 복사압에 밀려나면서 길게 늘어난 게 꼬리다. 혜성의 꼬리가 항상 태양 반대편을 향하는 이유는 이 밀치는 힘이 태양에서 바깥으로만 작용하기 때문이다. 예전에 사진을 보면서 “왜 항상 뒤로만 뻗지?” 하고 궁금했던 게 바로 이 때문이었다. 승화로 가스와 먼지가 풀려나오는 과정 혜성 핵 속 얼음이 태양열을 받으면 바로 기체로 바뀐다. 이게 승화 현상이다. 얼음이 녹으면서 함께 묻어 있던 먼지 알갱이도 밖으로 나온다. 기체와 먼지가 핵 주위를 감싸 코마라는 흐릿한 대기층을 만든다. 이 코마 물질이 태양 쪽으로부터 밀려나면서 꼬리가 생긴다. 혜성의 꼬리가 항상 태양 반대편을 향하는 시작점이 바로 이 승화다. 태양에 가까울수록 물질이 더 많이 나와서 꼬리가 길어지고 밝아진다. 태양풍이 이온 꼬리를 똑바로 밀어내는 힘 태양에서는 전하를 띤 입자 흐름인 태양풍이 끊임없이 불어나온다. 혜성에서 나온 가스가 태양 자외선에 의해 이온화되면 전하를 띠게 된다. 이 이온들이 태양풍과 자기장에 강하게 끌려가면서 거의 직선으로 태양 반대편을 향한다. 이게 푸른빛을 띠는 이온 꼬리다. 혜성의 꼬리가 항상 태양 반대편을 향하는 가장 뚜렷한 이유가 바로 이 태양풍의 밀어내는 작용이다. 혜성이 태양을 향해 가든 멀어지든 상관없이 이온 꼬리는 항상 태양에서 멀어지는 방향을 가리킨다. 복사압이 먼지 꼬리를 휘게 만드는 방식 먼지 입자는 전하가 거의 없어서 ...

해변에 서서 바다를 바라볼 때마다 바닷물이 파란색으로 보이는 게 신기했다. 컵에 담은 물은 투명한데 왜 바다는 저렇게 파랄까. 하늘 색깔이 비쳐서 그런 줄 알았는데, 알고 보니 물 분자 자체가 빛을 선택적으로 흡수하고 산란시키기 때문이었다. 바닷물이 파란색으로 보이는 원리 태양 빛은 여러 색깔이 섞인 백색광이다. 이 빛이 바다에 들어가면 물 분자가 파장이 긴 붉은색, 주황색, 노란색 빛을 먼저 흡수한다. 상대적으로 파장이 짧은 파란색 빛은 잘 흡수되지 않고 더 깊이 들어간다. 바닷물이 파란색으로 보이는 이유가 바로 이 선택적 흡수다. 남은 파란색 빛이 물 분자나 미세 입자에 부딪혀 사방으로 흩어지면서 우리 눈에 파란 색으로 들어온다. 예전에 맑은 날 바다를 보면서 “하늘이 비친 거겠지” 하고 넘겼던 게 부끄러울 정도다. 붉은 빛이 먼저 사라지고 파란 빛만 남는 과정 수심이 깊어질수록 흡수 효과가 누적된다. 얕은 곳에서는 붉은빛이 거의 사라지고, 더 내려가면 노란빛과 초록빛도 차례로 흡수된다. 파란색 빛만 남아서 산란되기 때문에 깊은 바다는 진한 파란색으로 보인다. 바닷물이 파란색으로 보이는 이유가 물의 양이 많을수록 더 뚜렷해지는 것도 이 때문이다. 수심 60~70m쯤 되면 파란색마저 상당 부분 흡수되고, 150m 아래로 가면 거의 빛이 없어져 암흑이 된다. 얕은 바닷가나 수영장 물이 덜 파랗게 보이는 이유는 흡수할 물의 양이 부족해서다. 하늘이 파란 이유와 다른 점 하늘이 파란 건 공기 분자가 짧은 파장인 파란색 빛을 더 잘 산란시키기 때문이다. 레일리 산란이라고 부르는 현상이다. 바닷물이 파란색으로 보이는 이유는 주로 물 분자의 선택적 흡수에 있다. 하늘처럼 산란만으로 색이 정해지는 게 아니라, 붉은 계열 빛이 먼저 걸러진 뒤에 남은 파란빛이 산란되는 구조다. 하늘 색깔이 바다 표면에 조금 비치는 효과도 있지만, 그게 주원인은 아니다. 구름 낀 날에도 바다가 파란 빛을 유지하는 걸 보면 물 자체의 성질이 더 중요하다는 걸 알 수 있다...

겨울에 내린 눈을 보면 항상 눈은 하얗게 보이는 이유 때문에 고개를 갸웃거렸다. 얼음은 맑고 투명한데 같은 물인데도 눈은 왜 하얗게만 보일까. 그 차이를 알고 나니 눈이 쌓인 풍경이 더 신기하게 느껴졌다. 눈은 하얗게 보이는 이유의 핵심은 수많은 결정면 눈은 수많은 작은 얼음 결정이 모여 만들어진 것이다. 결정 하나하나는 투명하지만, 모양이 복잡하고 표면이 울퉁불퉁하다. 빛이 이 결정들에 닿으면 한 방향으로 지나가지 못하고 여러 방향으로 튕겨 나간다. 눈은 하얗게 보이는 이유가 바로 이 난반사와 산란 때문이다. 모든 색깔의 빛이 고르게 반사되어 우리 눈에 들어오면 흰색으로 인식된다. 예전에 함박눈이 내릴 때 손으로 받아 본 적이 있다. 가까이서 보면 반짝이지만 멀리서 보면 그냥 하얀 덩어리로만 보였다. 투명한 얼음과 다른 구조적 차이 큰 얼음 덩어리는 표면이 비교적 매끈하고 내부가 균일하다. 빛이 들어가서 거의 직진으로 빠져나오기 때문에 투명하게 보인다. 반면 눈은 결정과 결정 사이에 공기층이 잔뜩 끼어 있다. 빛이 공기와 얼음 경계를 수없이 만나면서 산란된다. 눈은 하얗게 보이는 이유가 이 공기층과 복잡한 경계면 때문이다. 유리를 통째로 보면 투명하지만 가루로 부수면 하얗게 보이는 것과 같은 원리다. 팥빙수 얼음 가루가 하얗게 보이는 것도 비슷한 현상이다. 빛이 모든 색을 고르게 반사하는 과정 햇빛에는 여러 파장의 빛이 섞여 있다. 눈이 이 빛을 받으면 특정 색만 흡수하는 게 아니라 거의 모든 색을 비슷한 비율로 튕겨 낸다. 반사된 빛들이 합쳐지면 우리 눈에는 흰색으로 느껴진다. 눈은 하얗게 보이는 이유가 바로 이 균등한 산란이다. 눈이 두껍게 쌓일수록 빛이 더 많이 튕겨 나와서 더 밝고 하얗게 보인다. 스키장에서 눈밭이 유난히 눈부신 이유도 반사율이 높기 때문이다. 공기 방울이 만들어 내는 추가 효과 물이 얼면서 공기가 빠져나가지 못하면 얼음 속에도 공기 방울이 생긴다. 그때 그 얼음은 투명하지 않고 뿌옇게 하얗게 보인다. 눈은...

사막 사진을 볼 때마다 모래의 비열과 수증기 때문에 낮과 밤 기온 차이가 그렇게 크다는 이야기가 떠올랐다. 낮에는 숨이 막힐 정도로 뜨거운데 해가 지면 갑자기 옷이 필요할 만큼 추워진다는 게 도무지 이해가 안 됐었다. 그 이유를 알고 나니 사막이 더 극단적으로 느껴졌다. 모래의 비열과 수증기가 만드는 극단적인 일교차 사막의 지면은 대부분 모래로 덮여 있다. 모래는 비열이 물보다 훨씬 낮다. 같은 양의 열을 받아도 온도가 금방 올라가고, 열을 잃으면 금방 식는다. 모래의 비열과 수증기 부족이 합쳐지면서 낮에는 지면이 빠르게 달아오르고 밤에는 빠르게 차가워진다. 예전에 사막 다큐멘터리를 보면서 “저렇게 뜨거웠던 곳이 밤에는 정말 춥나” 하고 의어본 적이 있다. 실제로 일교차가 40도 넘게 벌어지는 곳이 흔하다고 한다. 비열이 낮은 모래가 열을 붙잡지 못하는 이유 비열은 물질 1kg의 온도를 1도 올리는 데 필요한 열량이다. 물은 비열이 커서 천천히 데워지고 천천히 식지만, 모래는 그 값이 물의 5분의 1 수준이다. 낮에 태양열이 쏟아지면 모래 알갱이가 순식간에 뜨거워지고, 그 열을 바로 공기 중으로 내보낸다. 그래서 사막 공기는 낮에 급격히 달아오른다. 모래의 비열과 수증기가 거의 없는 환경이 맞물려서 열을 저장할 곳이 없다. 해가 지면 쌓였던 열이 순식간에 빠져나가 기온이 급락한다. 수증기가 없는 대기가 열을 가두지 못하는 과정 공기 중의 수증기는 일종의 담요 역할을 한다. 낮에 받은 열이 우주로 달아나지 못하게 붙잡아 두는 온실 효과가 있다. 사막은 강수량이 적고 습도가 극도로 낮아서 이 수증기가 거의 없다. 모래의 비열과 수증기 부재가 겹치면서 밤에 열이 아무런 방해 없이 우주로 방출된다. 구름도 거의 없어서 열 방출을 막을 장애물이 없다. 습한 지역에서는 밤에도 기온이 크게 떨어지지 않는 이유가 바로 이 수증기 담요 때문이다. 낮과 밤이 완전히 다른 세계가 되는 순간 낮에는 태양 복사열이 모래에 직접 닿아 표면 온도가 70도 가...

밤하늘을 올려다볼 때마다 달의 앞면만 보게 되는 이유 때문에 어릴 때부터 궁금했다. 뒷면은 도대체 어떤 모습일까, 왜 한 번도 안 보이는 걸까 싶었는데, 알고 보니 달이 스스로 도는 속도와 지구를 도는 속도가 딱 맞춰져 있기 때문이었다. 달의 앞면만 보게 되는 이유의 핵심은 동주기 자전 달은 지구 주위를 한 바퀴 도는 데 약 27.3일이 걸린다. 동시에 스스로 한 바퀴 도는 데도 똑같이 27.3일이 걸린다. 그래서 지구에서 보면 항상 같은 면만 보인다. 달의 앞면만 보게 되는 이유가 바로 이 동주기 자전이다. 달이 공전하면서 동시에 자전도 같은 속도로 하기 때문에, 마치 우리를 향해 얼굴을 고정한 채 원을 그리며 도는 사람과 같다. 예전에 보름달을 보면서 “저 뒷면은 영원히 안 보이는 건가” 하고 아쉬웠던 기억이 난다. 지금은 그 이유가 물리적으로 명확하다는 걸 알게 됐다. 조석력이 달의 자전을 천천히 늦춘 과정 달이 처음 생겼을 때는 지금보다 훨씬 빠르게 자전했다. 지구의 중력이 달의 앞면과 뒷면에 서로 다른 세기로 작용하면서 달을 살짝 타원형으로 늘렸다. 불룩한 부분이 지구를 향해 있지 않으면 지구의 중력이 그 부분을 다시 끌어당겨 자전을 방해했다. 오랜 시간 동안 이 마찰이 반복되면서 달의 자전 속도가 점점 느려졌다. 결국 불룩한 부분이 항상 지구를 향하게 고정됐고, 그때부터 달의 앞면만 보게 되는 이유가 완성된 것이다. 수십억 년에 걸친 느린 브레이크 작용이었다. 조석 고정이 일어나면 생기는 변화 조석 고정이 되면 위성은 모행성을 향해 한쪽 면만 계속 보여준다. 달도 예외가 아니다. 지구 쪽을 향한 면은 앞면, 반대쪽은 뒷면이 된다. 달의 앞면만 보게 되는 이유 때문에 우리는 오랫동안 뒷면의 실제 모습을 몰랐다. 1959년에야 탐사선이 처음으로 뒷면을 촬영했다. 뒷면은 앞면보다 충돌 구덩이가 훨씬 많고 평원 지형이 적다. 지구 중력의 영향이 앞면에 더 강하게 작용했기 때문으로 보인다. 밤에 달을 볼 때마다 그 보이지 않는 반쪽이 ...

가을이 되면 하늘 높이 줄을 지어 날아가는 철새들 길 찾기를 보면서 항상 신기했다. 수천 킬로미터를 날아가면서도 어떻게 목적지를 정확히 찾아가는지, GPS도 없는 작은 새가 길을 잃지 않는 비결이 궁금해서 찾아보게 됐다. 철새들 길 찾기의 핵심은 눈에 있는 생체 나침반 철새들 길 찾기의 가장 중요한 도구는 눈 속에 있는 자기 감지 시스템이다. 망막에 있는 크립토크롬이라는 단백질이 지구 자기장을 감지한다. 이 단백질이 청색광을 받으면 활성화되면서 자기장 방향에 따라 다른 신호를 만들어 낸다. 그 신호가 뇌로 전달되어 새가 방향을 잡게 된다. 예전에 가을 하늘에 기러기 떼가 지나가는 걸 올려다본 적이 있다. 그때는 그냥 아름다웠는데, 지금은 저 새들이 눈에 있는 나침반으로 방향을 잡고 있다는 걸 알면 더 경이롭게 느껴진다. 크립토크롬 단백질이 자기장을 감지하는 방식 크립토크롬은 청색광을 흡수하면 라디칼 쌍이라는 특별한 상태를 만든다. 이 라디칼 쌍의 전자 스핀이 지구 자기장의 방향과 강도에 영향을 받는다. 머리가 향하는 각도에 따라 파동 패턴이 달라지고, 그 차이를 뇌가 방향 정보로 받아들인다. 철새들 길 찾기에 이 양자 수준의 반응이 쓰인다는 사실이 놀랍다. 특히 이동 시기가 되면 크립토크롬 단백질 양이 늘어나서 자기 감지 능력이 더 예민해진다. 낮의 햇빛이나 밤의 별빛에 포함된 청색광이 이 시스템을 작동시키는 에너지원이 된다. 자기장만으로 부족한 부분을 다른 감각이 보완한다 철새들 길 찾기는 자기장만으로 끝나는 게 아니다. 태양 위치, 별자리, 지형지물, 바람 냄새까지 여러 정보를 함께 쓴다. 자기장이 약해지거나 혼란스러울 때 다른 감각이 보완 역할을 한다. 낮에는 태양을, 밤에는 별을 기준으로 방향을 수정하면서 장거리를 날아간다. 예전에 바닷가에서 철새가 무리 지어 나는 모습을 본 적이 있는데, 바람이 세게 불어도 방향을 크게 벗어나지 않는 게 인상적이었다. 여러 감각이 서로 도와가며 길을 잡는 모습이 느껴졌다. 이동 시기에만 특...

여름 밤에 풀숲을 거닐다가 반딧불이 빛이 천천히 깜빡이는 걸 보고 얼마나 신기했는지 모른다. 저 작은 벌레가 어떻게 스스로 빛을 만드는지, 전구처럼 열이 나는 건 아닌지 궁금해서 찾아보게 됐다. 알고 보니 몸 안에서 일어나는 화학 반응이 그 비밀이었다. 반딧불이 빛이 만들어지는 기본 과정 반딧불이의 배 끝부분에는 특별한 발광 기관이 있다. 그 안에서 루시페린이라는 물질과 루시페레이스라는 효소가 만난다. 여기에 산소와 ATP(에너지 분자)가 합쳐지면 화학 반응이 일어나면서 빛이 나온다. 반딧불이 빛은 이 과정에서 화학 에너지가 빛 에너지로 바뀌는 결과물이다. 예전에 산속에서 반딧불이 떼를 본 적이 있는데, 그 부드러운 노란빛이 아직도 눈에 선하다. 그때는 그냥 예뻤는데, 지금은 그 안에 정교한 반응이 있다는 걸 알게 됐다. 루시페린과 루시페레이스가 하는 역할 루시페린은 빛을 내는 연료 같은 물질이고, 루시페레이스는 그 반응을 도와주는 효소다. 루시페린이 ATP와 먼저 결합해서 활성화된 상태가 되고, 그다음 산소와 만나면서 산화된다. 이 과정에서 들뜬 상태의 옥시루시페린이 만들어진다. 들뜬 상태가 원래 상태로 돌아가면서 에너지를 빛으로 방출한다. 반딧불이 빛이 거의 열을 내지 않는 차가운 빛인 이유도 여기 있다. 에너지의 대부분이 빛으로 바뀌고 열로 낭비되는 양이 극히 적다. 효율이 90퍼센트 가까이 된다고 하니 정말 놀라운 시스템이다. 산소 공급으로 빛을 조절하는 방법 반딧불이는 신경으로 산소 공급을 조절해서 빛을 켜고 끈다. 산소를 보내면 반응이 일어나 빛이 나고, 산소를 막으면 빛이 꺼진다. 그래서 반딧불이 빛이 깜빡깜빡 보이는 것이다. 짝을 찾을 때 특정 패턴으로 깜빡이거나, 위험할 때 경고 신호를 보내는 용도로 쓰인다. 발광 기관 주변에는 산소를 잘 전달하기 위한 관이 발달해 있다. 밤에 반딧불이를 자세히 보면 빛이 일정하지 않고 리듬이 있는 걸 느낄 수 있다. 그 리듬이 바로 산소 조절의 결과다. 왜 열이 거의 나지 않는가 ...

공포 영화를 보다가 갑자기 등골이 오싹하면서 팔에 소름이 확 돋았다. 무서울 때 소름이 돋는 그 느낌이 왜 생기는지, 추울 때랑 같은 이유인지 궁금해서 찾아보게 됐다. 알고 보니 우리 몸에 남아 있는 오래된 흔적이었다. 무서울 때 소름이 돋는 건 교감신경이 작동하기 때문 몸이 위험하다고 느끼면 뇌가 교감신경을 켠다. 이 신경은 심장 박동을 빠르게 하고 혈관을 수축시키는 역할을 한다. 그와 동시에 피부에 있는 작은 근육인 입모근을 수축시킨다. 입모근이 줄어들면서 털 뿌리를 잡아당기고, 그 주변 피부가 좁쌀처럼 솟아오른다. 무서울 때 소름이 돋는 현상이 바로 이 반응이다. 예전에 갑자기 어두운 곳에서 뭔가가 스쳤을 때 팔에 닭살이 확 돋았던 경험이 아직도 생생하다. 그때는 그냥 놀랐다고만 생각했는데, 몸이 자동으로 방어 모드에 들어갔던 거다. 입모근이 수축하면서 털이 서는 과정 피부 속 모근 옆에는 입모근이라는 미세한 근육이 붙어 있다. 교감신경 신호가 오면 이 근육이 짧아지면서 털을 수직으로 세운다. 평소에 누워 있던 털이 일어나면서 피부가 당겨져 돌기가 생긴다. 무서울 때 소름이 돋을 때 팔이나 다리에 오돌토돌한 느낌이 드는 이유가 이것이다. 추울 때도 같은 근육이 작동한다. 체온이 떨어질 위기를 감지하면 열을 지키기 위해 같은 반응이 일어난다. 털이 많은 동물에게는 이 과정이 보온에 실제로 도움이 된다. 공기가 털 사이에 가둬져서 열이 덜 빠져나가기 때문이다. 털이 많았던 조상들의 흔적으로 남은 반응 인간 조상들은 몸에 털이 훨씬 많았다. 그때는 입모근이 수축해서 털을 세우면 공기층을 만들어 보온이 됐다. 위협을 느낄 때는 털을 세워 몸을 더 크게 보이게 해서 상대를 위협하는 효과도 있었다. 지금은 몸 털이 거의 사라져서 그 효과가 거의 없다. 무서울 때 소름이 돋는 건 그 옛날 기능이 남아 있는 흔적 기관 반응이다. 고양이가 화나면 털을 세우는 모습과 같은 원리다. 우리 몸에는 더 이상 쓸모가 거의 없지만 신경과 근육 연결은 그대로 남...

 더운 날 급하게 찬 아이스크림을 한입 크게 베어 물었더니 갑자기 이마가 띵하면서 아팠다. 그 순간 왜 입이 찬 건데 머리가 아픈지 도무지 이해가 안 됐다. 그냥 넘기기엔 너무 찌릿해서 이유를 찾아보게 됐다. 찬 아이스크림이 입천장에 닿는 순간 생기는 반응 찬 아이스크림이 입천장 뒤쪽에 직접 닿으면 그 부위 혈관이 갑자기 수축한다. 몸이 차가운 자극을 감지하고 온도를 지키려는 반사작용이다. 곧이어 혈관이 다시 빠르게 넓어지면서 혈류가 확 늘어난다. 이 급격한 변화가 주변 신경에 통증 신호를 보낸다. 찬 아이스크림을 빨리 먹을수록 자극이 강해져서 통증이 더 잘 나타난다. 예전에 슬러시를 빨대로 들이켰을 때 그 느낌이 특히 심했던 기억이 난다. 그때는 그냥 참았는데 알고 보니 몸이 방어 반응을 일으키고 있었던 거다. 삼차신경이 통증을 이마로 착각하는 이유 얼굴과 입안의 감각을 담당하는 삼차신경이 이 신호를 뇌로 전달한다. 삼차신경은 이마와 관자놀이 쪽 감각도 같이 담당한다. 입천장에서 온 강한 냉자극 신호가 올라오면 뇌가 출처를 헷갈려서 이마가 아픈 것으로 해석한다. 찬 아이스크림 때문에 생기는 이 착각이 바로 머리가 띵한 느낌의 정체다. 연관통이라고 불리는 현상인데, 심장이 아플 때 왼쪽 팔이 저린 것과 비슷한 원리다. 통증이 수 초에서 1분 정도 짧게 끝나는 이유도 자극이 사라지면 신호가 바로 멈추기 때문이다. 뇌혈관이 갑자기 반응하는 과정 차가운 자극이 들어오면 뇌로 가는 혈관도 빠르게 반응한다. 어떤 연구에서는 찬 아이스크림을 먹었을 때 전대뇌동맥 혈류가 급격히 늘어나는 모습이 관찰됐다. 뇌가 차가워지는 걸 막으려고 따뜻한 혈액을 더 보내려는 시도로 보인다. 이 과정에서 혈관이 수축했다가 확장하면서 주변 조직을 자극해 통증을 만든다. 찬 아이스크림을 먹을 때 특히 편두통이 있는 사람에게 더 자주 나타나는 이유도 삼차신경이 이미 예민한 상태이기 때문이다. 실외에서 더 심하게 느껴지는 건 체온과 음식 온도 차이가 크기 때문이다. 통증을 빨리 가라앉히는 ...