Making waves: The power of concentration gradients - Sasha Wright

번역: Jake Hong 검토: ji-hyun lee

If you've ever floated on an ocean swell,

두둥실 너울에 떠다닌 경험이 있다면

you'll know that the sea moves constantly.

바다가 항상 움직이고 있다는 것을 아실 겁니다.

Zoom out, and you'll see the larger picture:

멀리서 보면 좀 더 잘 이해할 수 있습니다.

our Earth, covered by 71 percent water,

우리의 지구는 71퍼센트가 물로 덮혀있고

moving in one enormous current around the planet.

그 물이 하나의 흐름을 이룬 채 지구를 돕니다.

This intimidating global conveyor belt

지구를 감싸고 도는 이 거대한 회전 띠는

has many complicated drivers,

많은 복잡한 원동력으로 인해 발생합니다.

but behind it all is a simple pump

그러나 따지고 보면 그냥 하나의 펌프가

that moves water all over the earth.

지구 전체를 따라 도는 물을 움직입니다.

The process is called thermohaline circulation,

열염분 순환이라 불리는 이 과정은

and it's driven by a basic concept:

단순한 개념에 의해 발생합니다:

the concentration gradient.

바로 농도 기울기 입니다.

Let's leave the ocean for one moment

잠시 바다를 떠나서

and imagine we're in an empty room

우리가 빈방에 있다고 가정해 봅시다.

with lots of Roombas sardined together

거기엔 많은 로봇 청소기들이

in one corner.

한 곳에 모여있습니다

Turn them all on at once

한꺼번에 그 청소기들을 작동시키면

and the machines glide outwards

청소기들이 밖으로 쏟아져 나올겁니다.

bumping into and away from each other

서로 부딪히고, 서로에게서 멀어지기도 하면서

until the room is filled with an evenly spaced distribution.

결국에는 각 방에 청소기가 일정하게 분포하게 되겠죠.

The machines have moved randomly

그 청소기들은 무작위하게

towards equilibrium,

균형 상태를 향해서 움직이는데,

a place where the concentration of a substance

그 균형 상태는 물질들이 공간을 차지하는 밀도가

is equally spread out.

동일한 상태입니다.

That's what happens along a concentration gradient,

이것이 농도 기울기에서도 나타납니다.

as substances shift passively from a high,

물질들은 수동적으로 높은 곳

or squashed, concentration,

또는 꽉 찬, 집중된 상태에서

to a lower, more comfortable one.

낮고, 편안한 상태로 이동하기 때문입니다.

How does this relate to ocean currents and thermohaline circulation?

이것이 해류나 열염분 순환과 어떻게 관련이 있을까요?

Thermo means temperature,

열은 온도라는 뜻이고

and haline means salt

염분은 소금기라는 뜻이기 때문에

because in the real world scenario of the sea,

실제 바다에서

temperature and salinity drive the shift

온도와 소금기는

from high to low concentrations.

농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐릅니다.

Let's put you back in the ocean

그럼 다시 바다로 가서

to see how this works.

어떻게 진행되는지 봅시다.

Snap!

짠!

You're transformed into a molecule of surface water,

여러분은 해수면에 있는 분자로 바뀌어

off the temperate coast of New York

온대 기후인 뉴욕 해안가에서

surrounded by a zillion rowdy others.

엄청난 수의 소란스러운 다른 분자들과 함께 떠다닙니다.

Here, the sun's rays act as an energizer

여기에 태양광선이 활성제 역할을 하고

that set you and the other water molecules

여러분과 다른 물 분자들은

jostling about, bouncing off each other

밀치고 튕기면서 부딪히게 됩니다.

like the Roombas did.

로봇 청소기들처럼 말이죠.

The more you spread out,

분자들이 더 많이 퍼질수록

the less concentrated the water molecules

수면에 있는 물 분자들의

at the surface become.

농도는 낮아집니다.

Through this passive motion,

이러한 이동 현상을 통해

you move from a high to a lower concentration.

여러분은 높은 농도에서 낮은 농도로 흐르게 됩니다.

Let's suspend the laws of physics for a moment,

여기서 물리학의 법칙을 잠시 멈추고

and pretend that your molecular self

여러분이 물 분자인 채로

can plunge deep down into the water column.

해수 깊은 곳까지 가라앉았다고 해보죠.

In these colder depths,

그 춥고 깊은 곳에서는

the comparative lack of solar warmth

상대적으로 적은 태양열 때문에

makes water molecules sluggish,

물 분자들의 움직임이 느려집니다.

meaning they can sit quite still at high concentrations.

높은 밀도에서도 움직임없이 머물수 있다는 뜻이죠.

No jostling here.

여기서는 밀쳐냄이 없습니다.

But seeking relief

하지만 분자들이

from the cramped conditions they're in,

비좁은 공간으로부터 빠져 나오려는 힘 때문에

they soon start moving upwards

곧 위쪽으로 올라가기 시작합니다.

towards the roomier situation at the surface.

수면 근처의 좀 더 넓은 공간으로 말입니다.

This is how temperature

이것이 어떻게 온도가

drives a shift of water molecules

물 분자들을 균형 상태에 이르기까지

from high to low concentrations,

높은 밀도에서 낮은 밀도로

towards equilibrium.

이동시키는지에 대한 설명입니다.

But sea water is made up of more than just H2O.

그러나 해수는 물 분자로만 이루어져 있는 것은 아니죠.

There are a great deal of salt ions in it as well.

소금 이온들도 많이 있습니다.

And like you, these guys have a similar desire

그리고 물 분자들 처럼, 이것들도

for spacious real estate.

더 넓은 공간으로 가고 싶어합니다.

As the sun warms the sea,

태양에 의해 바다가 데워짐에 따라

some of your fellow water molecules

여러분과 같은 물 분자들 중 일부는

evaporate from the surface,

수면에서 증발하게 되면서

increasing the ration of salt to H2O.

수중에 있는 소금양이 늘어나게 됩니다.

The crowded salt ions left behind

붐비는 공간에 남은 소금 이온들은

notice that lower down,

깊은 곳에서

salt molecules seem to be enjoying more space.

더 넓은 공간을 즐길 수 있다는 것을 알게 됩니다

And so an invasion begins,

그래서 그들 역시 물기둥을 따라

as they too move downwards in the water column.

밑으로 내려가면서 다시 이주가 시작됩니다.

In the polar regions,

극지방에서,

we see how this small local process

우리는 이 제한적이고 지역적인 과정이

effects global movement.

어떻게 지구 전역으로 퍼져 나가는지 볼 수 있습니다.

In the arctic and antarctic,

북극과 남극에서는

where ice slabs decorate the water's surface,

얼음 조각들이 물의 표면을 덮으면서

there's little temperature difference

수면과 깊은 곳의

between surface and deeper waters.

온도 차이가 거의 나지 않습니다.

It's all pretty cold.

어디든 매우 춥죠.

But salinity differs,

그러나 염분 농도는 차이가 납니다.

and in this scenario,

그리고 이 이론에 의하면

that's what triggers the action.

그 염분 차이가 이동을 일으킵니다.

Here, the sun's rays melt surface ice,

여기서는 태양광선이 수면의 얼음을 녹이면서

depositing a new load of water molecules

바다에 새로운 물 분자들이

into the sea.

늘어나게 됩니다.

That not only increases the proximity

그렇게 되면 여러분과 다른 물 분자 사이의 공간이

between you and other water molecules,

점점 좁아지게 되어

leaving you vying for space again,

공간을 두고 다시 다툼이 일어나는 것은 물론이고

but it also conversely dilutes

역으로 소금 이온들의 농도가

the concentration of salt ions.

묽어지게 됩니다.

So, down you go,

그래서, 물 분자인 여러분들은

riding along the concentration gradient

농도 기울기를 따라 내려가면서

towards more comfortable conditions.

좀더 편안한 환경에 도달합니다.

For salt ions, however,

반면에, 소금 이온들에게는

their lower concentration at the surface,

해수면의 낮은 밀집도가

acts like an advertisement

좋은 환경으로 작용해서

to the clamoring masses of salt molecules below

바다 밑바닥의 좁은 곳에서 북적대고 있는 소금 분자들을

who begin their assent.

수면으로 올라오게 만듭니다.

In both temperate and polar regions,

온대와 극지대 두곳 모두,

this passive motion along a concentration gradient,

농도 기울기에 따른 이동 현상에 의해

can get a current going.

해류가 발생합니다.

And that is the starting point

그리고 이것이 바로 열염분 순환이라 불리는

of the global conveyor

지구 전역으로 퍼지는

called thermohaline circulation.

해류의 시작점입니다.

This is how a simple concept

이것이 바로, 아주 단순한 개념이

becomes the mechanism underlying

지구에서 발생하는 가장 거대하며

one of the largest

가장 중요한 시스템 중 하나의

and most important systems on our planet.

작동 원리가 된다는 거죠.

And if you look around,

그리고 주위를 둘러 보면

you'll see it happening everywhere.

이 원리는 모든 곳에 존재한다는 것을 알게 될 것입니다.

Turn on a light, and it's there.

불을 켜면 같은 원리가 적용됩니다.

Concentration gradients govern

농도 기울기가

the flow of electricity,

전기의 흐름을 조종해서

allowing electrons squashed together in one space

전기 입자들이 한곳에 뭉치도록 하여

to travel to an area of lower concentration

전류 밀도가 낮은 곳으로 흐르도록 합니다.

when a channel is opened,

여러분 손가락에 의해

which you do by flipping a switch.

스위치가 올라가고 통로가 열리면 말이죠.

Right now, in fact, there's some gradient action going on

사실, 지금도 경사도 현상이

inside you as you breath air into your lungs

몸 안에서 발생하고있습니다. 호흡하며 농도의 산소가

letting the concentrated oxygen in that air

폐 속으로고 들어가면

move passively out of your lungs

그 산소는 여러분의 폐를 거쳐서

and into your blood stream.

혈관으로 보내집니다.

We know that the world is filled

우리는 세상에 복잡한 물리적인 문제가

with complex physical problems,

아주 많이 있다는 걸 알고 있습니다.

but sometimes the first step

하지만 때때로 그 문제를 이해하는

towards understanding them can be simple.

첫 번째 열쇠는 매우 단순하죠.

So when you confront the magnitude

그래서 여러분이 어마어마한

of the ocean's currents,

해류를 만난다거나

or have to figure out how electricity works,

또는 전기가 어떻게 작동하는지 알아내야 한다면

remember not to panic.

겁에 질리지 마세요.

Understanding can be as simple as flipping a switch.

어떤상황을 이해하는 건 전기 스위치를 켜는 것 만큼이나 단순할 수 있답니다.