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동해 바닷가에서 일출을 경험한 사람들은 그 감격을 쉽게 잊지 못합니다. 붉은 태양이 여명을 뚫고 솟아올라 하루를 열어주는 광경은 모두를 설레게 하지요. 우리는 실험실에서 태양을 만들어 95년을 힘차게 열어봅시다.

준비물

넓고 투명한 그릇, 빨간 기름(식용유에 빨간 유성 물감을 섞는다. 알코올, 물, 숟가락, 주전자

실험방법

① 넓고 투명한 그릇에 알코올을 반쯤 붓고 빨간 기름을 한 숟가락 넣는다 .
② 위의 그릇에 조심스럽게 물을 부어 알코올과 섞이게 한다.
③ 물을 붓다가 빨간 기름이 태양처럼 형성되면 물 붓는 것을 멈춘다.
 

액체는 무중력 상태서 공모양으로 존재
 

동해 바닷가의 태양을 방안으로 가져올 수 있는 원리를 알아보도록 합시다.

빨간 기름을 알코올에 넣으면 기름이 알코올 바닥에 널리 퍼집니다. 마치 태양이 떠오르기 전 붉은 기운이 수평선에 퍼져 있는 것과 비슷하지요. 여기에 물을 조금씩 부으면 이제까지 넓게 퍼져 있던 붉은 기운이 동그랗게 모아지는데, 물을 계속 부으면 태양이 돼 떠오릅니다.

처음에 빨간 기름이 가라앉는 것은 밀도 차이에 의해서입니다. 알코올에 비해서 기름이 무겁기 때문에 알코올 밑바닥에 깔리는 것이지요. 따라서 이 빨간 기름을 떠오르게 하려면 주위의 밀도를 크게 해주어야 합니다. 알코올과 잘 섞이면서 기름보다 밀도가 큰 물을 알코올에 부어주면 주위의 밀도가 조금씩 커지며 기름이 위로 떠오르게 됩니다.

그런데 처음에는 넓게 퍼져 있던 빨간 기름이 왜 위로 떠오르면서 동그란 태양 모양이 돼 정지하게 될까요? 기름에는 두가지의 힘이 작용합니다. 하나는 기름을 아래로 떨어뜨리려고 하는 중력이고 또 하나는 기름을 밑에서 받쳐주어 뜨게 하려는 부력인데, 이 두 힘이 같아지는 상태가 있습니다. 이러한 상태를 무중력 상태라고 합니다. 즉 기름에 아무런 힘도 가해지지 않는 효과가 나타나는 것이죠.

이러한 무중력 상태에서 액체는 완전히 공 모양으로 존재하려고 합니다. 왜냐하면 분자들끼리는 서로 잡아당기는 힘이 있는데, 이것을 이용해 표면적을 최소한으로 줄이려고 공 모양으로 변하기 때문이지요. 실제로 우주선에서도 물을 따르면 물이 동그랗게 되어 공중을 둥둥 떠다닌다고 합니다.