레인맨과 함께 떠나는 우주여행

레인맨과 함께 떠나는 우주여행


여러분은 지구가 얼마나 빠른 속도로 자전과 공전을 하면서 태양을 돈다고 생각하나요?

맞습니다. 일년에 태양을 1바퀴 도는 속도로 공전하고 하루만에 자전을 하겠죠.

하지만, 이것을 시속이나 초속 개념으로 알고나면 놀라지 않을 수 없을겁니다.

얼마나 빠른 속도로 자전과 공전을 하는지 어디 한번 볼까요?

빛의속도 초당 300,000km 정도

음속  시간당 1,200km 정도

지구의 자전속도는 시간당 1,660km정도 입니다.
(음속과 지구의 자전속도는 시속이고 광속은 초속입니다. 비교가 되지 않습니다.)

지구의 공전 속도는 초당 29.8km정도 입니다. 시속으로는 약 108,000km입니다.
대단한 속도가 아닌가요?


자전속도는

지구반지름  6,400km ->  둘레의 길이는 40,192km
속도 = 거리/시간
40,192/ (24*60*60) = 0.466   초속 466m 


지구둘레는 약 4만 킬로미터

1667km/h, 28km/m, 463m/s

계산하면 이정도 숫자가 나오네요. 초당속도로 보면 마하1이 넘는 엄청난 속도군요

적도상에 있는 사람들은 어떤 속도로 움직이게 될까?  

적도 둘레가 약  4만㎞÷24시간  60분÷60초= 462.9m/초,정도의 계산이 나온다. 즉 적도상에 있는 사람은 가만히 서 있어도 1초에 462m를 원운동으로 움직인다는 결론이 나는 것이다. 그럼 생각을 해 보자, 인간이 100m를 8초에 달린다면 세계에서 가장 빠른 사람으로 인정을 받을 수 있다. 그런데 우리는 가만히 땅위에 앉아있으면서 1초에 400m를 달리고 있으니 얼마나 무서운 속도인가? 이것은 지구의 자전속도에 관한 내용일 뿐이다.

이제는 지구의 공전속도를 생각해 보도록 하자.
지구가 태양의 주위를 1회전하는데 1년이 걸린다. 지구에서 태양까지의 거리는 약 1억 5000만㎞ 이다.  즉 반지름이 1억 5000만㎞이니까 원둘레가 계산된다.  (원둘레 2πr) 이것을 365일 24시간, 60분, 60초등으로 나누어 계산하면 1초간 지구가 공전하는 거리가 계산되며 그 계산된 거리는 약 30㎞/s가 된다.

1초에 지구가 30㎞를 날아가는 것을 상상해보자. 보통 10리를 4㎞로 잡는데 이렇게 계산하면 1초에 70리를 가고 2㎞가 남는 거리이니 얼마나 빠른 속도로 날아가고 있는지 상상이 갈 것 이다. 보통 초음속기는 소리의 속도보다 빠른 비행기를 말한다. 소리의 속도는 1초에 340m, 빛의 속도는 1초에 30만㎞이니까 빛보다는 느리지만 초음속기보다 10배정도는 빠른 것이다.  즉  인간은 지구의 제자리에 있는 것이지만 마치 우주선을 타고 우주공간을 날아 다니는 것처럼 그것을 과학적으로 계산해 본 것이다. 지구와 인간의 우주속도는 그것뿐만이 아니다. 태양계가 은하계속에 있고 나선형으로 은하계 자체가 회전하고 있으며 은하계중심에서 약 3만 광년 떨어져 있어서 회전하므로상상도 못하는 우주공간 속에서 지구와 인간이 함께 우주여행을 하는 것은 목적지도 없는 무한한 여행을 우리는 함께 하고 있는 것이다. (1광년: 빛이 1년동안 가는 거리)

 
 

은하계에는 태양과 같은 별들이 약 1500억개 정도 되고 약 1천억개 가량이 중심부근에 있는것으로 추정된다.  이것은 그림과 같이 나선형으로 회전하고 있는데, 태양부근의 별들이 약 220㎞/s속도로 회전하고 있으니 엄청난 속도 속에서 인간은 지구와 함께 운명을 같이 하고 있는 것이다.  인간의 존재는 우주 속에서 얼마나 미소한 존재인가를 실감할 수 있으며 우리는 아무런 속도감을 느끼지 못하고 살고 있을 뿐인 것이다.

우주 속에서 인간은 지구에 매달려 1초에 400m 의 회전속도(자전속도)와  30㎞의 공전속도, 220㎞의 은하계 회전속도를 포함하여 우주팽창이론까지 포함하면 엄청난 속도로 우주여행을 하고 있는 셈인 것이다. 이제까지의 내용은 인간이 지구와 함께 우주공간에서 어떻게 존재하는 가를 알기 위한 것이다

지구

태양계에서 세 번째인 행성으로  태양계의 행성 중 유일하게 액체 상태의 물이 있고, 생물이 존재합니다. 형태는 완전한 구형이 아니고, 적도 부분이 약간 부풀어 있습니다.
대기는 질소와 산소로 구성되어 있으며 평균수심 3795m의 바다가 있습니다. 바다는 표면의 70%를 덮고 있어요.  
지구 내부는 지각, 맨틀, 핵의 층구조를 이루고 있어요. 지각은 암석으로 되어 있으며, 맨틀은 주로 감람암, 핵은 철을 주성분으로 하는 금속으로 이루어져 있죠.
지구를 둘러싸고 있는 대기는 원자와 분자로 이루어진 중성 대기와 그 위에 전자와 이온으로 전리된 플라스마 대기로 나뉩니다.
이곳을 자기권이라고 하는데 태양풍과의 상호작용으로 혜성같은 모양을 하고 있습니다

지구의 물리량

반지름 [㎞]	질량 [지구=1]	평균밀도 [g/㎤]	자전주기 [일]	궤도에 대한 적도의 기울기 [°]	표면중력 [지구=1]	탈출속도 [㎞/s]
12,756	1	5.52	0.997	23.4	1	11.2

지구의 궤도 자료

장반경 [106㎞]	항성주기[회귀년]	평균궤도 속도 [㎞/s]	궤도 이심률	황도에 대한 궤도 기울기 [°]
149.6	1.000039	29.8	0.017	0.0

 - 위성

위성이름	발견	궤도장반경 [㎞×10³]	주기[일]	지름[㎞]	질량[1020㎏]	밀도[g/㎤]
달	-	384	27.32	3476	745	3.3

태양의 공전 속도

태양과 9개의 행성, 수많은 소행성과 혜성, 유성체 등으로 구성된 태양계는 지금으로부터 50억 년 전 우주 공간의 가스와 먼지가 뭉쳐져 만들어졌습니다. 지름이 10만 광년인 우리 은하에서 태양계는 은하 중심에서 3만 광년 떨어진 은하의 변두리에 위치하고 있으며 태양은
태양계의 여러 가족들과 함께 초속 250km라는 엄청난 속도로 은하의 둘레를 공전하고 있습니다. 태양이 은하 둘레를 한 바퀴 도는데는 약 2억 2500만년이 걸립니다.

진실의 세계, 거짓의 세계

시속 1백km로 달리는 기차에서 식사를 하는 사람의 도시락에 들어있는 밥알의 속도는 얼마인가. 같은 차안의 사람에게는 0km이고, 도로에 서있는 사람에게는 1백km이고, 같은 방향으로 50km의 속도로 달리는 자동차 안의 사람에게는 50km다.

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어느 답이 진실이냐는 질문은 그 자체가 잘못된 것이다. 누가 보느냐에 따라 보는 사람 수만큼의 다른 답이 존재한다. 세계를 보는 사람 수만큼의 다른 세계가 존재하기 때문이다.

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지구는 태양 주위를 초속 30km의 속력으로 공전한다. 그러면 책상 앞에 앉아있는 나의 속도는 초속 0km인가 아니면 30km인가. 이 두 가지의 답밖에 없는 것 같지만, 사실은 훨씬 더 복잡하다. 태양은 우리 은하를 초속 2백30km의 속력으로 공전하고 있고, 우리 은하와 안드로메다 은하의 상대속도는 초속 90km다.

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우리 은하와 안드로메다 은하를 포함하는 은하들의 모임인 지역군은 버고 은하단에 끌려가고, 버고 은하단은 버고 초은하단에 끌려가고, 버고 초은하단은 다시 코마 초은하단에 끌려간다.

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이 큰 집단도 겨우 우리 주변의 우주일 뿐이지만, 벌써 속력을 나타내는 숫자는 의미를 상실한다. 무엇 하나 고정된 것 없이 상대적으로 움직이는 이 우주 속에서 나의 속도는 얼마인가.

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나의 속도는 나에 의해 결정되는 것이 아니니 누구도 그 답을 말하지 못한다. 그건 누가 보느냐에 따라 결정될 뿐이다. 나 하나에 대해서도 보는 관점에 따라 관점의 수만큼의 서로 다른 세계가 동시에 존재한다.

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여기에 상대론까지 첨가하면 세계는 더욱 재미있어진다. 아인슈타인 이전까지 물리적 시간은 누구에게나 똑같이 흘러간다고 생각됐다. 이런 세계관은 특수상대론이 나온 이후 극적으로 달라졌다.

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상대적으로 움직이는 세 사람 A, B, C가 있다 치자. 상대론에 의하면 C에게 동시적으로 일어난 두 사건 a와 b는 A에게는 사건 a가 먼저 일어난 것으로 보인다. 만일 A와 B가 서로 다른 방향으로 움직인다면, B에게는 사건 b가 먼저 일어난 것으로 보인다. 사건의 선후관계와 동시성이 누가 보느냐에 따라 달라지는 것이다.

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이야기는 여기서 그치지 않는다. 상대론에 의하면 빠르게 운동하는 사람의 시간은 천천히 흘러간다. 빠르게 운동하는 상태에서는 정지상태에서보다 아주 오랫동안 붕괴되지 않는 입자를 관측할 수 있으니, 이는 허구가 아니라 아주 실질적인 이야기다.

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운동하는 두 물체는 서로 다른 두 개의 시계를 가지고 있는 셈이다. 서로 다른 시간이 흘러가는 서로 다른 세계에서 그들은 산다. 우주의 배경과 같이 누구에게나 똑같이 흘러가면서 모든 존재자에게 동일하게 적용되는 뉴턴의 절대시간의 개념은 여기서 붕괴된다.

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이야기를 정리해 보자. 밥알의 속도와 우리의 속도는 보는 사람에 의해 정해지고, 서로 다른 운동상태에 있는 사람은 서로 다른 시간을 갖고 산다.

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시간은 누구에게나 똑같이 흘러가는 것으로 정해진 채 우리에게 주어진 것이 아니라, 우리에 의해 만들어지고 우리에 의해 의미가 부여되면서 완성된다. 시인은 "내가 그의 이름을 불러주었을 때/ 그는 나에게로 와서/ 꽃이 되었다"고 했다.

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이렇게 존재자 모두는 자신에 의해 의미가 부여되는 자신의 세계를 갖는다. 어느 세계가 진실이고 어느 세계가 거짓이라고 말할 수 있는 사람은 아무도 없다. 그 하나 하나가 모두 소중하고 아름다운 세계다.