PHOTOLAND
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snow
2016.12.29 06:15
여러분은 눈을 좋아하시나요? 누군가는 하얗고 신비로운 설경이 좋아 눈을 반기고, 누군가는 미끄러운 거리가 불편해 눈을 싫어합니다. 그렇지만 눈꽃송이라고 불릴만큼 예쁜 눈결정 모양의 장식은 누구나 좋아하는 겨울의 상징이라고 할 수 있습니다. 누구나 한번쯤은 시선을 빼앗겼을 눈결정에 대한 궁금증을 모아봤습니다.
Q1. 눈결정을 처음 연구한 사람은 누구인가요?
눈결정을 언급한 가장 오래된 문헌은 기원전 135년 한나라의 학자 한영의 ‘한시외전’입니다. “풀과 나무의 꽃은 보통 잎이 다섯 장(따라서 오각형)이지만 눈은 항상 육각형이다”라고 쓰여 있죠. 반면 유럽에서는 1555년에야 눈결정에 대한 언급이 처음 나왔는데요. 본격적인 연구를 한 건 유럽인인 요하네스 케플러와 르네 데카르트입니다. 데카르트는 ‘기상학’에서 맨눈으로 관찰한 눈결정에 대해 서술했습니다. 그 후 영국의 로버트 훅은 현미경으로 관찰한 눈결정을 직접 그려 저서에 실었습니다. 미국의 윌슨 벤틀리는 최초로 눈결정 사진을 찍는데 성공했죠.
Q2. 눈결정에도 패턴이 있나요?
일본의 물리학자 나카야 우키치로는 1936년 최초로 실험실에서 눈결정을 만드는데 성공했습니다. 온도와 습도의 조건을 조절해 눈결정 형태학 도표(나카야 도표)를 완성했죠. 나카야 도표를 살펴보면 온도와 습도에 따라 눈결정의 형태가 달라지는 것을 알 수 있습니다. 놀라운 사실은 과학자들이 여전히 온도에 따른 눈결정의 형태 변화를 설명하지 못한다는 것이죠.
Q3. 눈결정 모양이 만들어지는 원리가 뭔가요?
눈결정이 육각형 형태의 결정을 이루는 건 물분자들이 결정격자를 이룰 때 육각형 형태를 띠기 때문입니다. 즉 결정의 형태에는 분자의 배열이 반영된다는 말이죠. 복잡한 잔가지가 생기는 이유는 습도로 설명할 수 있습니다. 습도가 높은 환경에서는 눈결정의 모서리 쪽에 상대적으로 수증기가 모이게 됩니다. 따라서 모서리가 더 빨리 자라 가지가 뻗치게 되죠. 반면 습도가 낮은 환경에서는 결정이 천천히 자라 평형상태가 유지되므로 육각형 박판이 커지기만 합니다. 한편 육각기둥과 육각바늘 형태의 눈결정은 아직 설명할 수 없다고 하네요.
Q4. 스키장의 인공눈도 눈결정인가요?
스키장에서 만드는 인공눈은 사실 눈이 아닙니다. 자연의 눈은 구름의 기체에서 고체가 만들어지는 과정이지만 인공눈은 고압의 공기가 나오는 출구에 미세한 물방울(액체)을 분사해 순간적으로 얼려 만듭니다. 즉 인공눈은 눈결정이 아니라 작은 얼음 알갱이라는 말이죠. 때문에 스키를 탈 때 천연눈이 폭신폭신한데 비해 인공눈은 단단하게 느껴집니다.
아직 눈결정에는 밝혀지지 않은 비밀이 많습니다. 여러분도 다음번 눈이 내릴 때는 눈결정을 자세히 관찰하며 자연의 신비를 생각해보시는 건 어떨까요?
- 원문 : 동아사이언스 포털 ‘꽃처럼 아름다운 눈결정에 담긴 비밀’ 강석기 과학 칼럼니스트
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