얼마나 빨리 뛰어야 물에 빠지지 않고 강을 건널 수 있을까?

바실리스크 도마뱀은 물 위를 뛰어다니는 것으로 유명하다. 과연 사람도 빨리 뛰어서 물에 빠지지 않고 강을 건너 수 있을까? 현재 남자 100m 달리기 세계기록 자메이카의 육상선수 우사인 보트가 2009년 세계육상선수권대회에서 세운 9초58이다. 시속으로 환산하면 36km 정도이다. 하지만 미국 MIT의 응용수학과 존 부시 교수가 계산한 바에 의하면 성인 남성이 물에 빠지지 않고 수면 위를 달리려면 무려 시속 112km의 속도를 내야 한다. 체중에 따라 달라지겠지만 적어도 시속 100km 수준으로는 달려야만 시도라도 해볼 수 있다. 부시 교수는 빨리 달리는 것만으로는 부족하다고 강조한다. 바실리스크 도마뱀은 속도뿐 아니라 발이 수면에 닿을 때 공기주머니가 형성되고 공기주머니가 사라지기 전에 발을 들어 올려서 이동을 한다. 이런 동작을 하려면 상당한 다리 힘이 필요하다. 사람이 그런 동작을 하려면 지금보다 15배 정도 다리 힘을 키워야 한다.

♠ 인류는 물 부족 사태에 직면하게 될까?

물이 지구상에서 완전히 고갈될 위험은 거의 없다. 물론 인류가 모든 담수를 소모해 버릴 가능성도 100% 배제할 수 없다. 이미 지금도 일부 지역의 지하수면이 심각한 수준으로 낮아지고 있다. 앞으로 수십 년 내 수량의 대폭적 감소가 예견된 미국 그레이트플레인스 대평원의 오갈라 대수층이 그 사례다. 그러나 너무 걱정 안 해도 된다. 설령 그런 일이 현실화돼도 우리에게는 물을 얻을 다른 방법이 있다. 가장 흔한 식수 공급원은 바로 빗물이다. 빗물은 재생가능 자원이다. 자연은 물의 순환이라는 오묘한 방법으로 지구상의 물을 증류해 비를 통해 식수로 보내준다. 또한 물이 부족해지면 농부들은 농업용수 사용 방법도 바뀔 것이다. 지하수 대신 빗물을 받아 쓰거나 이보다 더 효율적인 방법을 찾아낼 것이 확실하다. 그레이트플레인스에서도 갈라라 대수층으로부터 물을 펌핑하는 비용이 높아지고 있는 만큼 머지않아 새로운 시스템에 투자하는 것이 한틍 효율적인 날이 올 것이다. 오대호에 파이프를 연결해 물을 끌어오는 방안도 그중 하나다.

♠ 곤충도 비만에 걸릴 수 있나?

곤충비만의 연구는 1960년대 초반 미국 플로리다의 한 곤충학자가 야생 모기의 비만에 관한 연구를 발표하면서 시작됐다. 마이크로 피펫을 이용해 모기의 주둥이에 먹이를 강제 주입했는데 완전 건조시켰을 때의 중량을 기준으로 몸의 절반이 지방으로 변했다. 2006년에는 미국 펜실베니아주립대 생물학과 루드쉴더 박사팀이 수놈 잠자리의 비만을 연구한 결과, 특정 기생충에 감염되면 가슴 및 비행 시에 사용되는 근육 주변에 지방이 축적된다는 사실을 밝혀냈다. 이런 수놈 잠자리들은 정상 개체에 비해 짝짓기나 영역 방어에 소극적인 반응을 보였다. 연구팀은 이런 반응이 예전만큼 오랜 시간 비행할 수 없었기 때문이라고 분석했다. 그러나 정상 잠자리의 경우 지방이 오히려 도움이 됐다. 통통하고 건장한 개체들이 비행 근육도 강하고, 짝짓기에서도 우위를 점했다. 현재까지 비만과 관련해 가장 철저한 연구가 이뤈지 곤충은 초파리다. 초파리의 유충에게 고칼로리 먹이를 주면 빠르게 살이 찌고 당도 높은 먹이를 주면 당뇨병과 유사한 증세를 일으키며 수명까지 단축된다. 그러나 성충이 된 초파리는 살을 찌우는데 한계가 나타난다. 인간과 마찬가지로 초파리도 잉여 에너지를 세포 내의 지방소립(lipiddroplt)에 저장하는데 성충은 키틴질 외골격을 지니고 있어 배가 튀어나오지 않는 것이다. 곤충들은 외골격 덕분에 살이 찌더라도 똥배가 나올 염려는 없다.

♠ 에어컨을 켜면 외부 기온이 상승하나?

에어컨은 단적으로 말해 건물 내부의 열기를 밖으로 빼내는 기계다. 냉매가 내부의 열기를 흡수, 실외기를 통해 그 열기를 외부로 방출하는 것. 또한 각종 부품의 구동에 전기를 사용하는 만큼 폐열도 상당량 발생한다. 결국 수많은 가정과 건물에서 동시다발적으로 에어컨을 사용한다면 막대한 열기가 대기 중에 추가 방출되는 효과가 나타난다. 기상학자들은 이에 따른 기온 상승효과를 측정하고자 그동안 다각적으로 노력을 기울였다. 2007년 일본 연구팀에 의하면 에어컨에 의해 도심의 온도가 최대 1℃ 상승한다는 결과를 얻었다. 특히 2013년 국제기후저널에 발표된 프랑스 파리공대 연구팀의 보고서에 따르면 에어컨에 의한 온도 상승효과는 밤에 가장 높았다. 대다수 에어컨은 낮에 작동한다. 연구팀은 그 이유로 대기경계층, 즉 지면의 영향을 직접 받는 대기층의 두께가 낮에 가장 두꺼워 에어컨이 추가 배출한 열이 폭넓게 분산되기 때문이라고 설명한다. 반면 밤이 되면 1.5~3.2km의 두께가 100m 정도로 얇아져 열기가 지면 근처에 머무르게 된다. 2014년 미국 연구팀에 의하면 에어컨에 의한 도시 지역의 지표묜 대기온도 상승분이 낮에는 미미한 반면 밤에는 약 1℃에 이르는 것으로 조사됐다.

♠ 풍선을 많이 불면 현기증이 나는 이유는?

한번에 10개 이상의 풍선을 불면 아마 현기증으로 한동안 머리가 어지러울 것이다. 물놀이를 가서 고무 튜브를 불었을 때도 비슷한 경험을 하게 된다. 이유는 과호흡 때문이다. 과호흡은 글자 그대로 과도한 호흡을 의미한다. 신체적·정신적 이상이 아니더라고 인위적으로 평소보다 2배 이상 빨리 숨을 쉬면 과호흡에 이를 수 있다. 인간은 호흡을 통해 산소를 받아들이고 이산화탄소를 배출하는데 과호흡 상태에서는 혈중 산소 농도가 높아지는 반면 이산화탄소의 양은 줄어든다. 그런데 문제가 되지 않는 산소의 증가와 달리 37~43㎚Hg 수준으로 유지되던 이산화탄소 농도의 저하는 신체적 이상을 유발한다. 혈액의 알칼리화가 진행되면서 뇌혈관이 수축하고 뇌 혈류량 감소로 이어지는 것이다. 풍선을 많이 불었을 때, 즉 과 호흡을 하면 나타나는 현기증은 이 같은 뇌 혈류량 감소의 증상 중 하나다. 심하면 손발의 경련이나 시각적 이상 등을 겪을 수도 있다.