국제우주정거장도 중력 작용
지구주위 돌고있어 못느낄뿐
드디어 우리나라에서도 우주인이 탄생했다. 러시아의 소유스 우주선으로 국제우주정거장(ISS)에 올라갔던 우주인 이소연 씨가 열흘 간의 일정을 마치고 내일 지구로 귀환한다. 비록 모든 것을 우리 스스로 해낸 것은 아니지만 한국인이 우주를 체험했다는 사실만으로도 충분히 자랑스러운 일이다. 공연히 다른 명분을 찾으려고 애를 쓸 이유는 없다.
우주의 가장 큰 특징은 `무중력'이다. 단어를 그대로 해석하면 물체를 아래로 잡아당기는 중력이 작용하지 않는 것처럼 느껴지는 상태라는 뜻이다. 태어나면서부터 중력의 영향에서 벗어나 본 적이 없는 우리가 무중력 상태에서 일어나는 일을 상상하기는 쉽지 않다. 무중력 상태에서 일어나는 모든 현상이 신기하게 보이는 것은 당연하다.
중력은 영국의 뉴턴이 1687년에 발간한 프린키피아에서 처음 소개한 `만유인력'을 뜻한다. 중력은 사과나무 밑에 앉아있던 뉴턴이 사과가 떨어지는 모습을 보고 알아냈다는 소설 같은 이야기로 널리 잘 알려져 있는 자연현상이다. 모든 물체는 서로 잡아당기는 힘을 작용한다는 것이다. 그 힘의 크기는 물체가 가진 질량의 곱에 비례하고, 물체 사이의 거리에 반비례한다는 것이 바로 뉴턴의 만유인력 법칙이다.
오늘날 중력은 누구나 알고 있는 상식이다. 인류 역사에 영원히 남을 천재가 알아낸 엄청난 사실을 누구나 배울 수 있는 것이 현대 사회의 가장 큰 매력이다. 한 세기 전까지만 하더라도 우리 사회에서는 상상도 할 수 없었던 엄청난 변화다. 철저한 신분 사회에서 과학과 같은 고급 지식은 아무나 원한다고 배울 수 있는 것이 절대 아니었다. 그런 뜻에서 과학이 어려워서 배우기 싫다는 요즘 사람들의 불평은 정말 이해하기 어려운 것이다.
중력은 현대 물리학에서 가장 멀리까지 영향력을 발휘하는 대표적인 장거리 힘이다. 태양의 중력은 100억㎞나 떨어져 있는 왜소행성 명왕성에도 영향을 준다. 지구의 중력도 만만치 않다. 38만㎞나 떨어져 있는 달을 붙잡고 있을 정도다.
우리 우주인 이 씨가 머물렀던 국제우주정거장(ISS)은 지구 표면에서 350㎞ 상공에 떠있다. 당연히 그곳에서도 중력이 작용한다. 우주정거장이 일정한 높이에서 지구를 선회하는 것도 그런 중력 때문이다. 정말 중력이 작용하지 않는 것은 아니라는 뜻이다.
오히려 우주정거장과 이 씨에게 작용하는 중력의 세기도 지구 표면에서보다 조금 작기는 하지만 크게 다르지 않다. 지구의 반지름이 6000㎞나 되기 때문에 상대적으로 보면 우주정거장도 지표면에 거의 붙어있다고 봐도 크게 틀리지 않는다. 물론 태양과 달에 의한 중력도 작용한다. 진짜 중력에서 자유로운 상태를 원한다면 태양계를 완전히 벗어난 진짜 우주 공간으로 나가야만 한다.
그런데 지구 주위에서 일정한 속도로 원형 궤도를 돌고 있는 우주정거장에서는 그런 힘을 실제로 느끼지 못하는 특별한 일이 벌어진다. 우주선 안에서 보면 우주정거장의 모든 물체에도 지구의 중력이 작용하지 않는 것처럼 보인다. 원형 궤도를 돌고 있는 우주선은 실제로는 지구의 중심을 향해 일정한 속도로 자유낙하를 하고 있는 셈이기 때문이다.
자유낙하를 하면서도 원형궤도를 유지할 수 있는 속도는 고도에 따라 달라진다. 국제우주선의 경우에는 대략 90분마다 지구를 한 바퀴를 돌아야만 한다. 3만6000㎞에 떠있는 정지위성은 하루에 한 바퀴를 돌게 된다. 달의 경우에는 평균 29일이 걸린다. 지구에 사는 우리에게도 태양의 중력이 작용하지만 실제로 우리는 그런 사실을 잊고 산다. 모든 움직임은 관찰자의 입장에 따라 상대적으로 보이기 때문이다.
지구주위 돌고있어 못느낄뿐
드디어 우리나라에서도 우주인이 탄생했다. 러시아의 소유스 우주선으로 국제우주정거장(ISS)에 올라갔던 우주인 이소연 씨가 열흘 간의 일정을 마치고 내일 지구로 귀환한다. 비록 모든 것을 우리 스스로 해낸 것은 아니지만 한국인이 우주를 체험했다는 사실만으로도 충분히 자랑스러운 일이다. 공연히 다른 명분을 찾으려고 애를 쓸 이유는 없다.
우주의 가장 큰 특징은 `무중력'이다. 단어를 그대로 해석하면 물체를 아래로 잡아당기는 중력이 작용하지 않는 것처럼 느껴지는 상태라는 뜻이다. 태어나면서부터 중력의 영향에서 벗어나 본 적이 없는 우리가 무중력 상태에서 일어나는 일을 상상하기는 쉽지 않다. 무중력 상태에서 일어나는 모든 현상이 신기하게 보이는 것은 당연하다.
중력은 영국의 뉴턴이 1687년에 발간한 프린키피아에서 처음 소개한 `만유인력'을 뜻한다. 중력은 사과나무 밑에 앉아있던 뉴턴이 사과가 떨어지는 모습을 보고 알아냈다는 소설 같은 이야기로 널리 잘 알려져 있는 자연현상이다. 모든 물체는 서로 잡아당기는 힘을 작용한다는 것이다. 그 힘의 크기는 물체가 가진 질량의 곱에 비례하고, 물체 사이의 거리에 반비례한다는 것이 바로 뉴턴의 만유인력 법칙이다.
오늘날 중력은 누구나 알고 있는 상식이다. 인류 역사에 영원히 남을 천재가 알아낸 엄청난 사실을 누구나 배울 수 있는 것이 현대 사회의 가장 큰 매력이다. 한 세기 전까지만 하더라도 우리 사회에서는 상상도 할 수 없었던 엄청난 변화다. 철저한 신분 사회에서 과학과 같은 고급 지식은 아무나 원한다고 배울 수 있는 것이 절대 아니었다. 그런 뜻에서 과학이 어려워서 배우기 싫다는 요즘 사람들의 불평은 정말 이해하기 어려운 것이다.
중력은 현대 물리학에서 가장 멀리까지 영향력을 발휘하는 대표적인 장거리 힘이다. 태양의 중력은 100억㎞나 떨어져 있는 왜소행성 명왕성에도 영향을 준다. 지구의 중력도 만만치 않다. 38만㎞나 떨어져 있는 달을 붙잡고 있을 정도다.
우리 우주인 이 씨가 머물렀던 국제우주정거장(ISS)은 지구 표면에서 350㎞ 상공에 떠있다. 당연히 그곳에서도 중력이 작용한다. 우주정거장이 일정한 높이에서 지구를 선회하는 것도 그런 중력 때문이다. 정말 중력이 작용하지 않는 것은 아니라는 뜻이다.
오히려 우주정거장과 이 씨에게 작용하는 중력의 세기도 지구 표면에서보다 조금 작기는 하지만 크게 다르지 않다. 지구의 반지름이 6000㎞나 되기 때문에 상대적으로 보면 우주정거장도 지표면에 거의 붙어있다고 봐도 크게 틀리지 않는다. 물론 태양과 달에 의한 중력도 작용한다. 진짜 중력에서 자유로운 상태를 원한다면 태양계를 완전히 벗어난 진짜 우주 공간으로 나가야만 한다.
그런데 지구 주위에서 일정한 속도로 원형 궤도를 돌고 있는 우주정거장에서는 그런 힘을 실제로 느끼지 못하는 특별한 일이 벌어진다. 우주선 안에서 보면 우주정거장의 모든 물체에도 지구의 중력이 작용하지 않는 것처럼 보인다. 원형 궤도를 돌고 있는 우주선은 실제로는 지구의 중심을 향해 일정한 속도로 자유낙하를 하고 있는 셈이기 때문이다.
자유낙하를 하면서도 원형궤도를 유지할 수 있는 속도는 고도에 따라 달라진다. 국제우주선의 경우에는 대략 90분마다 지구를 한 바퀴를 돌아야만 한다. 3만6000㎞에 떠있는 정지위성은 하루에 한 바퀴를 돌게 된다. 달의 경우에는 평균 29일이 걸린다. 지구에 사는 우리에게도 태양의 중력이 작용하지만 실제로 우리는 그런 사실을 잊고 산다. 모든 움직임은 관찰자의 입장에 따라 상대적으로 보이기 때문이다.
