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-자연 방사성 우리는 원소의 원자핵 내에 존재하는, 원자번호, 즉 양성자의 수는 각 원소마다 일정하며 각 원소의 특징을 잘 나타내는 지표가 된다는 것을 알았다. 그러나 원자핵은 양성자 외에 중성자도 포함하고 있는데 중성자의 수는 양성자의 경우와 달리 한 원소에서도 다양한 값을 가질 수 있다. 예를 들면, 모든 탄소 원자에서 양성자의 수는 6개지만 중성자의 수는 6, 7 또는 8개가 될 수 있다. 이와 같이 동일한 원소 가운데 서로 다른 수의 중성자를 가진 원소의 원자를 동위원소라 부른다(그림8.11). 동위원소는 중성자와 양성자 수의 합인 질량수로 구분한다. 가령 탄소는 질량수 12, 13, 14를 갖는 3개, 즉 각각12C, 13C, 14C로 표현되는 동위원소들을 가진다. 대부분의 화학 원소들은 여러 ..

19세기 지질학자들이 거둔 가장 큰 성과의 하나는 층서 대비를 통하여 시간-층서는 지구상의 모든 대륙에서 공통적임을 밝힌 일이다. 전 세계적 대비를 통하여 이들 19세기 지질학자들은 화석과 그 밖의 상대 연령을 밝히는 증거들을 바탕으로 얻어진 연속적인 층들의 시기적 순서를 나타내는 종합적인 주상 단면인 지질주상도를 만들어 냈다. 세계적으로 통용되는 이 기준은 새로운 암석 단위가 기재되고, 지질도에 표시됨에 따라 계속 추가되고 세분되고 있다. 기준이 되는 이름들은 지질주상도의 암석 단위에 상응하는 지질학적 시간 단위를 세분하기 위하여 지속적으로 변화되어 왔다. 지질주상도와 마찬가지로, 지질연대표에 사용되는 단위 또한 세계적으로 통용되는 데, 이 단위에는 그림 8.10에서 보여주는 것처럼 누대, 대 기와 세..

윌리엄 스미스는 19세기 초 무렵에 활동했던 영국의 측지기사였다. 그의 직업은 그에게 지표면뿐만 아니라 그 밑에 놓인 암석 또한 관찰할 이상적인 지회를 제공해 주었다. 영국 서부에 새로운 운하를 건설하기 위한 측량 과정에서 그는 많은 퇴적층을 관찰했고, 곧 그 층들이, 그 자신을 표현한 것처럼, "버터 바른 빵 조각들 같이" 질서를 가진, 단조로운 층을 이루는 사실을 알았다. 그는 층의 순서와 각 층에 포함된 화석과 함께 각 층의 물리적 특징에 친숙해졌다. 그는 남부 영국 어디에서 수집한 것이든 퇴적암의 표품을 보기만 해도 그 표품이 어느 층에서 온 것인지 금방 알아보았으며, 물론 연속된 층들 내에서 그 층의 위치도 알 수 있게 되었다. 스미스는 그의 발견이 어떤 특별한 과학적 원리를 반영 한다고 믿지..

암석의 층 하나하나는 우리에게 지질학적 과거 어느 한 시기, 지구 한 부분의 물리적 그리고 생물학적 특징에 관해 이야기 해 줄 수 있다. 층들을 세어 본 사람은 누구라도 암석 기록은 마치 수천, 수만 권의 장서를 가진 거대한 도서관과 같은 것임을 금방 알게 될 것이다. 도서관과 마찬가지로, 암석 기록은 복잡한 분류 시스템을 가지고 있다. 층서 구분에 사용되는 가장 중요한 분류 용어들을 여기에서 소개하겠다. 층서를 구분하기 위하여 서로 관련된 세 개의 개념들이 사용된다. 처음의 두 개념은 암석단위에 바탕을 두고 있으며, 세 번째 개념은 지질학적 시간의 간격에 관계된 다소 추상적인 것이다. 층서 구분에 쓰이는 첫 번째 단위는 상부 또는 하부의 단위층들과 다른, 그래서 뚜렷이 구분되는 암석의 단위이다. 암석층..

지질학자가 연구해야 하는 역사적인 정보는 주로 지구의 표면에 드러난 노두나 시추에 의해 뚫어진 층을 이룬 암석의 형태로 나타난다. 콜로라도강이 지각의 단면을 2km 가까이나 깎아내 드러내고 있는 그랜드 캐년(그림8.1A)의 상반을 조사해 보면 수평에 가까운 수많은 층들을 볼 수 있다. 이 층들은 얕은 바다의 바닥 위에 쌓인 다른 퇴적물의 위에 쌓인 것으로 과거 어느 때 바닷물이 빠져나가면서 육지위에 남겨진 것이다. 이런 암석들은 당시 지표면이나 지표면 부근의 황경에 대한 중요한 실마리를 지니고 있다. 그 층들의 생성순서나 상대 연령은 지구 역사를 적지 않은 부분을 복원하는데 기초가 된다. 층에 대한 연구 분야를 층서학이라 한다. 층서의 원리와 암석층들의 상대 연령에 대한 지식은 많은 일반 지질학의 기본 ..

도처의 충돌구덩이와 매년 대기로 들어오는 물질의 양을 볼 때 미래에 일어날 대충돌의 가능성은 얼마나 될 것인가? 한사람의 일생에서, 대규모 흉작과 대량멸종을 가져올 전세계적인 기후변화들을 일으키기에 충분한 크기의 운석이 지구를 강타할 가능성은 일만분의 일정도 되는 것으로 추정된다. 이러한 수치는 수술하는 동안 마취에 의해 죽거나, 여섯달 동안에 자동차 사고로 죽거나 또는 매일 로스앤젤레스 고속도로에서 자동차 배기가스를 들여 마셔 암에 걸려 죽을 가능성과 거의 같은 수치이다. 근접충돌 가슴을 졸이게 하는 외계 물체들의 근접 충돌 사건들은 그리 멀지 않은 과거에도 많이 있었다. 예를 들어 1968년 6월 14일, ‘1566 이카루스’라 명명된 아폴로 물체가 지구에서 6백만 km 떨어진 곳을 지나갔다. 이 물..

대 운석충돌은 지역 생태계를 파괴할 뿐만 아니라, 이로 인해 지역적·전 지구적으로 파괴적인 영향들이 나타난다. 많은 과학자들이 지구역사에서 주기적으로 일어난 종의 대량멸종과 운석충돌 사이에는 직접적인 연관성이 잇다고 믿고 있지만, 또다른 과학자들은 이러한 학설에 동의하지 않는다. 운석충돌에 의해 멸종이 일어났다는 충돌학설을 둘러싼 논쟁은 최근 과학사에서 매우 활발한 다양한 전공간의 연구로 대두되었다. 지역적 지구 전체적인 영향 우선 대 운석충돌이 원칙적으로 생명을 파괴할 수 있는지 생각해 보자. 20km/초로 운동하는 직경 10km인 물체의 충돌은 약 100메가톤급의 운동에너지를 방출할 것으로 추정된다. 그 같은 충돌에 의한 광범위하고 파괴적인 영향으로 지구전체에 암흑세계, 대기 온도상승에 의한 혹독한 ..

외계 물체가 지구와 충돌하면 무슨 일이 일어나는가? 충격으로 구덩이가 생긱는 과정에서 물체로부터 지표면으로 운동에너지가 전달되어 지표면은 변형된다. 그 결과는 충돌구덩이(crater)로 거의 원형인 사발모양의 함몰이다. 함몰지의 너비, 깊이 그리고 충돌과 연관된 다른 영향들은 외계물질의 속도와 크기에 따라 결정된다. 접근물제의 속도와 크기 운석의 총 유입량은 약 107~109kg/년이다. 이것은 하루 수백톤의 운석이 지구로 유입되고 있음을 뜻한다. 이러한 운석물질의 대부분의 먼지 만한 크기의 입자들, 즉 미세운석(micrometerorites)으로 되어있다. 지구중력 때문에, 지구에서의 운석 유입량은 달에서 보다 약 50%정도 더 많다. 그러나 일반적으로 직경 1m 이하의 작은 물체들은 딸에 닿기도 전에..

혜성(comet)이란 태양으로부터 항상 먼 방향으로 향하는 다발모양의 긴 꼬리를 갖는 밝은 물체이다(그림 10.11). 혜성에 관한 연구는 흥미롭고 다양한 역사를 갖는다. 유럽민족에서 혜성은 파멸과 재앙의 징조이며, 악마의 신호라고 생각되었다. 대부분의 고대 그리스와 로마의 철학자들은, 천구는 변하지 않으며 또한 변할 수 없는 것이기 때문에, 대기권 내에서 혜성이 발생했을 것이라 믿었다. 혜성의 외계기원은 덴마크의 천문학자인 티코 브라헤가 혜성이 지구의 대기권 훨씬 밖에서 발생했다는 것을 증명한 16세기가 되어서야 설명되었다. 그림 10.11 먼지 꼬리와 가스꼬리를 보이고 있는 웨스트 혜성. 이 사진은 1976년에 촬영됐다.일반적으로 혜성은 화성거리 정도로 가까워질 때까지 볼 수 없으며, 태양에 가까워질..

대부분의 운석은 거대한 모체의 파편조각들이다. 즉, 모든 운석은 태양계 내부에 존재하는 모체로부터 발생했으며, 이는 태양계가 거대한 은하계로부터 어떻게 떨어져 나왔는지 설명해 주는 것이기도 하다.  표10.2 행성 및 소행성대 궤도의 반장축(태양에서의 거리)행성 반장축(AU)수성금성지구화성지구형 행성0.3870.7231.0001.52소행성대 ∼2.8목성토성천왕성해왕성명왕성목성형 행성5.29.5819.130.239.44 소행성대 소행성대(asteroid belt)는 내(지구형)행성과 외(목성형)행성의 경계인, 화성과 목성궤도 있다(그림10.6, 표10.2). 소행성대는 태양궤도를 도는 작고 불규칙한 모양의 바위덩어리인 소행성이 적어도 10만개정도 무리를 진 것이다. (그림10.7) 그림 10.7 최근에서야..