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토성의 육각고리 원인

원문기사 URL : https://news.v.daum.net/v/20200706100606395 
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김동렬  2020.07.06

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당연한 일입니다.

주변에서도 흔히 관찰할 수 있습니다.


직진성 때문에 생겨나는 현상입니다.

주변에서 못봤다면 탐구심이 부족한 경우입니다.


목성의 고리가 적도에 있는 이유는? 

은하계가 원반 모양인 이유는?


원심력은 적도 부근에서 강하게 작용하기 때문입니다.

정월 대보름 깡통을 돌리다가 잘못 돌리면


깡통이 중력을 따라 지름길로 오게 됩니다. 

중력과 원심력의 균형점이 있다는 거지요. 


세탁기 수조 안에서 흔히 관찰할 수 있습니다.

세탁조가 돌아가다가 속도가 줄어들면?


태풍도 모양이 찌그러져서 육각형이나 사각형으로 변하곤 합니다.

되도록 지름길을 가려고 하는 직진성향 때문이지요.


적도에서는 절대 불가능하지만 북극에서는 가능합니다. 

그런데 왜 하필 육각형이냐?


가장 단순한 패턴을 만들려고 하는 성질 때문입니다.

삼각형과 원이 가장 단순합니다.


적도에서 원형이다가 북극으로 갈수록 삼각형으로 변하는데 

사각형이라면 어떨까요?


딱 정확한 정사각형을 유지할 수 없습니다.

직사각형으로 짜부러져서 파탄납니다.


삼각형은 없는게 원에서 점차 각이 감소하다가

사각형에서 이미 파탄나기 때문입니다.


삼각형은 시도해 보지도 못하고 망합니다.

사각형은 주변에서 가끔 볼 수 있습니다.


사각으로 유지되지는 않고 파탄나기 직전에 일시적으로 성립합니다.

오각형은 어떨까요? 일단 각이 많아서 복잡합니다.


즉 단순한 패턴을 따르는 원리와 맞지 않습니다.

오각형은 곧장 무너져서 사각형으로 변한다고 봐야 합니다.


칠각형은 어떨까요? 오각형도 무너지는 판에 

칠각형은 구조가 복잡해서 당연히 무너져서 육각형으로 변합니다.


그럼 오각형보다 복잡한 육각형은 왜 유지될까요?

육각형은 삼각형이 두개이므로 복잡하지 않습니다.


육각형 그리기가 오각형 그리기보다 쉽습니다.

오각형 별은 초등학교 3학년이  되어야 그리는데 


육각형 다윗의 별은 유치원생도 넉넉히 그립니다.

무슨 말인가? 축과 대칭의 구조라는 거지요.


즉 육각형은 두 개의 삼각형이 대칭된 것이며

육각형이 유지되는 이유는 나란한 둘이 합해서 넷이 대칭일 때


그 사이의 둘이 축의 역할을 해서 밸런스가 조정되기 때문입니다.

즉 직진성에 사각형으로 무너지거나 원심력에 의해 원으로 변하려고 하는데


유각형의 꼭지점은 적도 쪽으로 옮겼으므로 원심력을 받아 꺾이고

육각형의 안쪽은 북극에 가까워서 직진성을 가지는데


직진성과 원심력이 치열하게 싸우다가 형태가 짜부러지면

그 형태를 복원하려는 힘을 누가 갖느냐입니다. 




프로필 이미지 [레벨:30]id: 김동렬김동렬   2020.07.06.

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포물선은 시작점과 끝단에서 강한 직진성을 가진다.

중간 부분은 원심력에 의해 곡선을 이룬다. 

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프로필 이미지 [레벨:20]이금재.   2020.07.06.

행성의 회전력(자전)은 지각과 대기에 서로 다르게 미칩니다. 지구에서도 편서풍이 부는게 이러한 밀도차이에 의한 것이고요. 보통 극지방일 수록 바람의 세기가 기하급수적으로 커지는게 저위도에서는 반대편이 없는데, 극지방은 반대편 바람이 공존하기 때문입니다. 극지방은 서로 반대 방향인 바람이 만나므로 바람의 세기가 두배로 증가하는 거죠. 


육각형은 회전력과 마찰력(저항력)의 균형에 의해, 즉 마찰력이 회전력보다 더 강해지는 지점에서 직선이 형성되어 생기는게 아닐까 합니다. 여기서 마찰력은 회전 대기와 주변 대기 사이의 마찰력이고요.


회전자의 입장에서 마찰력은 간헐 현상이 될 겁니다. 매끄러우면 하나인데, 각으로 꺾인 것은 그 주변에서 의사결정이 일어난다는 것을 의미하는 것이고요. 


어떤 곡선이 꺾인 점이 없으면 그 구간에서는 연속, 꺾이면 불연속인데, 보통 불연속이면 밀도차이가 발생한 것이라고 생각할 수 있죠. 물 속에서 빛이 꺾이는 것이 대표적인 사례입니다.


이는 중심과 주변 사이의 회전력과 대기질의 밀도차이 생성으로 해석할 수도 있겠습니다. 중심과 주변의 밀도 차이 변화는 기하급수적일테고. 


예로 드신 태풍의 경우에도 형성 초중반에는 회전력이 강하므로 원형을 유지하다가, 막판에 힘이 빠지면 중심의 회전력이 주변까지 미치지 못하므로 다각형으로 변하는 것이라고 봅니다.


왜 하필 육각형이냐 하는 것은 벌집이 왜 육각형이냐고 묻는 것과 같은 질문이 될 거라고 보는데, 다수의 원형이 평면에 위치할 때 표면적 최소의 원리에 의한 결과적인 형태가 육각형이라고 봅니다. 아마 프랙탈 현상과도 관련이 있을듯. 


http://erkdemon.blogspot.com/2009/12/hex-fractal-carpet.html


같은 가스형 행성인 목성에는 가끔 오각형도 생긴다고 합니다.


https://www.sedaily.com/NewsVIew/1VS2LPNBQR


목성의 대적반을 보면 은근 다각형이기도 하고요.