박종진의 과학 이야기- 지구의 공전과 자전

달리는 기차에서 창밖을 내다보면 모든 것이 기차가 가는 반대 방향으로 빠르게 이동하지만, 정작 기차에 탄 승객은 그런 움직임을 느끼지 못한다. 기차가 아무리 고속으로 달려도 편안히 앉아서 음식을 먹고 마신다. 마찬가지로 우리가 사는 지구는 마치 기차 내부처럼 고요할지 몰라도 사실 지구는 엄청난 속도로 태양 주위를 공전하면서 저 스스로 자전도 한다. 우리는 지구가 스스로 한 바퀴 도는 것, 즉 한 번 자전하는 것을 하루라고 하고 중심성인 태양 주위를 한 번 도는 기간을 1년이라고 정했다. 지구는 태양 주위를 한 번 공전하는 동안 365.25번 자전하므로 1년은 365일이다. 그런데 소수점 이하 자투리(0.25)가 4번 모이면 하루가 되므로 네 번째 해의 2월 마지막 날에 그 하루를 추가하여 그 해를 윤년이라고 하며, 그러므로 4년마다 돌아오는 윤년은 2월이 29일까지 하루가 더 있어서 1년이 366일이 된다.     빨리 달리는 기차 안의 승객이 그 움직임을 느끼지 못하는 것처럼 지구에 사는 우리도 지구의 자전과 공전을 전혀 느끼지 못한다. 그저 밤낮이 바뀌고 계절이 변하는 것으로 짐작할 뿐이다. 지구는 동그란 공 모양이어서 지구상의 위치에 따라 자전하는 속도가 전혀 다르다. 북극점이나 남극점에서는 자전 속도가 0이지만, 가장 불룩한 적도에서는 지구의 회전 속도가 무려 시속 1,600Km를 넘는다. 참고로 마하 1은 시속 1,235km니까 음속으로 나는 전투기보다 훨씬 빠른 속도로 돈다는 말이다. 한국이 위치한 중위도 지역에서는 소리의 속도보다 조금 빠르게 돈다니 갑자기 현기증이 난다. 하지만 자전 속도는 공전 속도에 비하면 별것도 아니다. 지구가 태양을 중심으로 도는 공전 속도는 시속 10만km를 웃도는데 이는 소리보다 무려 88배나 빠른 속도다. 그렇게 부지런히 태양 한 바퀴를 날아서 완주하는 것을 1년이라고 한다.   달과 지구, 태양을 포함한 우주의 모든 천체는 자전과 공전을 한다고 알려져 있다. 지구의 위성인 달은 지구를 중심으로 공전하고, 태양이란 별의 행성인 지구는 자신의 형제 행성들과 함께 태양을 중심으로 공전한다. 물론 태양도 자전하며 동시에 자기가 속한 은하수 은하의 중심을 기준으로 공전하는데 태양이 은하수를 한 번 공전하는 기간을 은하년이라고 하며 우리 시간으로 약 2억2천5백만 년 정도 될 것으로 추측한다. 참고로 태양이 은하수 주위를 공전하는 속도는 시속 80만km 정도 된다고 하니 천체 움직임의 속도는 우리의 상상을 초월한다.   잘 알다시피 태양계에는 지구를 포함하여 총 여덟 개의 행성이 있는데 그 중 금성만 자전 방향이 거꾸로다. 태양계를 위에서 내려다본다고 할 때 다른 행성들은 시계 방향과 반대 방향으로 자전하는데 유독 금성은 시계 방향과 같은 방향으로 자전한다. 바꿔 말해서 금성에서는 해가 서쪽에서 떠서 동쪽으로 진다. 세상 모든 것에는 청개구리가 있는가 보다.   우주 공간에는 저항이 없어서 천체의 자전과 공전은 멈추지 않고 영원히 계속된다. 하지만 여러 가지 이유에서 그 속도가 변하기도 한다. 지구의 형제 행성이라고 불리는 화성의 자전 속도는 아주 조금씩 빨라지고 있으며, 지구는 달의 인력으로 인한 조석력 때문에 자전 속도가 늦어진다고 한다. 물론 아주 미미한 차이기 때문에 우리가 상관하거나 걱정할 필요는 없다.  (작가)       박종진박종진 이야기 자전과 공전 지구 태양 공전 속도

2025.10.03. 15:56

[박종진의 과학 이야기] 천체의 운행 속도

바람 한 점 없는 날 연못을 들여다보면 파란 하늘을 배경으로 보이는 자기 얼굴은 마치 거울에 비친 것처럼 또렷하다. 갑자기 온 세상이 멈춘 것 같다. 하지만 과학적으로 보면 우리가 발붙이고 사는 지구는 매 순간 엄청난 속도로 태양 주위를 돌고 있을 뿐만 아니라 스스로 자전하는 중인데도 전혀 그런 움직임을 느끼지 못한다. 달리는 기차 안의 모든 것이 제 자리에 있는 것과 같은 이유다.   이 세상에서 가장 빠른 것은 빛이다. 빛은 똑딱 하는 순간 지구를 일곱 바퀴 반이나 돈다. 모든 것이 상대적인 우주에서 절대적인 것이 단 하나 있다면 바로 빛의 속도인데 초속 약 30만km쯤 된다.     우리는 지구가 태양을 정확히 한 바퀴 도는 기간을 1년으로 삼았다. 지구는 태양을 중심으로 타원 궤도를 그리며 도는데 그 거리는 총 9억 4천만km나 된다. 지구가 태양 주위를 도는 공전 속도는 초속 약 30km쯤이다. 간단한 산수 계산을 하면 지구가 태양 주위를 공전하는 속도는 총알보다 무려 75배나 빠르다. 게다가 지구는 자전하면서 동시에 공전한다. 지구가 한 번 완전히 자전하는 시간을 하루라고 정했는데 적도 지방을 기준으로 지구는 총알의 속도와 맞먹는 초속 약 0.46km로 스스로 돌고 있다. 소리의 속도보다 조금 빠른 속도로 자전한다는 말이다. 그런 생각을 하니 갑자기 어지러워진다.   달도 지구를 중심으로 초속 약 1km의 속도로 돈다. 하늘에 걸려있는 희끄무레한 낮달이 비록 우리 눈에는 그냥 제자리에 있는 것처럼 보이지만 사실은 1초에 1km를 날고 있다. 지구는 그런 달을 품고 태양 주위를 1초에 30km씩 공전한다. 태양도 우리 은하 중심부를 기준으로 초속 약 230km의 속도로 공전하는데 완전히 한 바퀴 도는 데 대략 2억 5천만 년 정도 걸린다고 추측한다. 이를 은하 년이라고 한다. 정리하자면, 태양은 초속 230km로 움직이고, 지구의 속도는 초속 30km이며, 달은 초속 1km다.     최근 관측 결과에 따르면 우주는 한없이 팽창하며 그 속도가 점점 빨라진다고 하는데 이를 우주 가속 팽창이라고 한다. 아인슈타인에 의하면 우주에서 빛보다 빠른 것은 없지만, 우주의 어느 지점부터는 팽창 속도가 빛보다 빨라지므로 그 경계의 바깥쪽에 있는 은하를 떠난 빛은 결코 관찰점에 도달할 수 없다. 그래서 거기까지를 관측 가능한 우주라고 부른다. 사실 빛은 항상 같은 속도로 진행하는데 그 빛을 담고 있는 공간이 팽창하는 까닭에 결과적으로 빛보다 빠른 속도로 팽창하는 것처럼 보인다.   1977년 지구를 떠나서 지금까지 47년을 날아 태양계를 막 빠져나가고 있는 보이저 1호는 인간이 만든 물체 중에서 가장 먼 곳을 지나는 중인데 현재 속도는 초속 약 17km라고 한다. 우주 공간은 진공이어서 공기 저항이 없으므로 그런 속도가 가능하며, 연료 없이도 영원히 같은 속도로 날 수 있지만, 태양의 바로 이웃 별까지 가는 데도 수만 년 걸린다고 한다.     참고로, 미국 도시를 잇는 보잉 737 제트 여객기의 평균 속도는 시속 960km 정도니까 1초에 0.25km를 난다는 말이다. 또 미국 고속도로의 최고 속도 기준은 55마일이므로 이를 변환하면 초당 약 0.025km가 되니 천체의 움직임에는 비교할 수조차 없다. (작가)     박종진박종진의 과학 이야기 천체 운행 팽창 속도 운행 속도 공전 속도

2024.09.20. 13:14

[수필] 연약한 갈대, 강한 갈대

"시간·공간의 한계   인간의 사고 넘어서 오직 한번 뿐인 삶 근본적 문제 생각도"     파스칼은 사람은 ‘생각하는 갈대’라고 하였다. 인간은 동물과는 달리 생각하며 살아가고, 또 생각하고 연구함으로써 창의력을 발휘한다는 뜻이 아닐까?     그러나 우리 인간에겐 어쩔 수 없는 불가항력이 있다. 사람은 자기가 태어난 때(시대)와 장소(나라)와 혈연(부모, 인종)을 선택할 수가 없고, 또 사람은 동물과는 달리 지적능력(IQ, 소질)을 가지고 태어나는데 자기가 이를 선택 할 수가 없어 어쩔 수 없이 주어진 조건으로 가지고 태어난다.     그러나 우리는 우리들의 존재현상을 어떻게 생각하느냐에 따라 가장 연약한 갈대가 될 수도 있고, 또는 가장 강한 갈대, 혹은 가장 위대한 갈대가 될 수도 있다.     무게가 400톤이 넘는 B-747 점보 비행기가 이륙하기 위해서는 속도가 시속 300km 이상이 되어야 한다. 또 미국의 유명한 인디 500(Indianapolis-500) 자동차 경주장에서 매년 5월 말에 4km(2.5mile)의 타원형 경기장을 200바퀴(500mile)나 도는 경기의 자동차 속도 또한 시속 300km나 되며, 그 속도를 느끼고 즐기기 위해 엄청난 사람들이 모여 든다.     그런데 사람은 자기가 총알보다 30배나 빠른 시속 10만7460km의 속도로 움직이면서도 왜 속도 감각이나 움직임을 전혀 못 느낄까? 우리 눈에 보이지 않는 지구의 이 공전 속도에 더하여, 지구 적도상의 자전 속도 또한 시속 1600Km나 된다.     우리가 살아가면서 가장 쉽게 느끼며 보고 있는 시간과 공간, 또 보이지 않는 속도에 대한 근본적인 개념이나 그것의 한계에 대해서는 도저히 알 수가 없고, 그 기본적인 현상의 일부분만 겨우 느끼며 살아가고 있을 뿐이다. 빛의 속도로 10만 년을 가도 끝이 없는 이 우주는 너무도 광대무변하다.  인간의 ‘생각’에도 영역과 한계가 있다고나 할까. 결국 시간과 공간에 대한 근본적인 원리는 인간 사고의 한계를 넘어선다고 할 수 밖에는 없다.     또한 인간의 약점은 한번 지나간 시간은 되돌릴 수가 없고, 또 오직 한 번 밖에 살 수가 없는 외줄타기 같은 삶을 살아가고 있는 것이다. 우리는 생활 속에서 조금의 여유를 일부러 만들어 내서라도 이러한 근본적인 문제에 대한 생각도 좀 해 보며 살아가는 것이 진정한 의미의 “생각하는 갈대”가 아닐까?     여기서 우리는 ‘파스칼의 내기(Pascal’s Wager)‘를 한 번 생각해 볼 필요가 있다. 파스칼은 “논리적 합리성으로는 신(혹은 종교)의 존재를 거부하기에도 혹은 인정하기에도 어려운 점이 있다. 양쪽 모두가 상당한 합리적인 논리를 가지고 있다”고 가정한다. 우리가 이성으로는 어느 쪽도 선택하기가 쉽지 않다. 그러나 우리는 어느 한 쪽을 선택해야 하는 운명을 피할 수가 없다. 파스칼은 “우리는 과연 어느 쪽에 운명을 걸어야 하는가?” 라고 도전한다.     여기서 우리는 두 가지 가능성에 직면하게 된다.     첫째, 신이 존재하는 쪽에 건다면 비록 신이 존재하지 않을지라도 우리는 아무것도 잃을 것이 없다. 둘째, 그러나 우리가 신이 존재하지 않는다는 쪽에 운명을 걸었는데 만약 신이 존재한다면, 그때는 우리는 모든 것을 잃어버리고 만다고 하였다.     독일의 베르톨트 브레히트는 “진리를 모르는 사람은 단순한 바보이지만, 진리를 알면서도 그것을 부정하는 것은 범죄다.”라고 하였다(Those who don’t know the Truth are Dummies, but those who knows the Truth, and call it a lie are Criminals).     우리 인간에게 있어 최고의 진리는 과연 무엇일까? 우리 인간이 평생 고민하여야 할 문제가 이닐 수 없다.   이창수 / 수필가수필 갈대 자동차 속도 자전 속도 공전 속도

2022.07.07. 19:15

[열린 광장] 지금 이 순간의 ‘행복’

 낮의 길이가 많이 짧아졌다. 점심 대충 챙겨 먹고 서성대다 보면 어느새 하루 해가 저문다. 이러다가는 신변잡사의 정리도 제대로 하지 못한 채 이 세상을 떠나게 생겼다. 아일랜드 작가 조지 버나드 쇼가 자신의 묘비에 새겨 놓았다는 ‘우물쭈물 하다가 내 이럴 줄 알았지’라고 의역된 내용이 마치 나 자신의 일처럼 다가와 쓴웃음을 짓는다.   지구가 무섭게 빠른 속도로 움직이고 있다는 사실을 많은 사람들이 인지하지 못하고 지낸다. 지구의 자전 속도는 위도에 따라서 조금씩 다르겠지만 북위 37도를 기준할 때, 초속 350m(시속 1260km)이며, 공전 속도는 초속 30km(시속 10만6560km)라고 한다.     이 같은 속도로 태양 주위를 한 바퀴 도는데 365일이 걸리는 것을 우리는 알고 있다. 그럼에도 어지럼증 같은 것을 전혀 느끼지  않는 것은 우리 인간이 얼마나 미미한 존재인가를 말해 준다.     한번 지나간 강물은 다시 돌아오지 않는다. 오늘의 강물이 어제의 강물이 아니듯, 내일의 강물은 오늘의 강물이 아니다. 한번 지나간 순간도 영원히 다시 돌아오지 않는다. 오늘 여기에 이 순간이 있을 뿐이다. 무한한 우주 안에서의 지극히 짧은 이 순간의 의미를 되새겨 본다.   언제인가 중앙일보에 실린 영어 단어 ‘Nowhere’에 관한 칼럼을 읽은 기억이 떠오른다. 원래 no와 where의 합성어이지만, now와 here가 합쳐진 것으로도 해석할 수 있다는 것이었다. 즉 ‘지금 여기’로 풀이 할 수도 있다는 것이다.   인생은 꿈이 아닌 현실이다. 끝없는 우주 공간의 조그마한 행성에서 이 순간 숨 쉬고 있는 것도 현실 운명의 작용이며 자연의 섭리로 인식한다. 행복은 지금 여기 이 순간, 일상의 순환 속에서 찾아야 한다고 전문가들은 말한다. 행복의 시기를 장래의 목표 달성에 맞추다 보면 자칫 한 순간도 만족하지 못한 채 평생을 허송할 수 있다는 것이다. 오늘을 즐길 여유도 없이 주변과의 관계는 소홀해지고 스스로를 고립 상태에 가두어 놓기 쉽다.     지금 여기 이 순간에 행복을 느끼기 위해서는 가족 및 가까운 주변 사람들과 만족스러운 관계를 유지해야  한다. 유기적인 존재인 인간은 다른 사람과의 연대감을 통하여 행복해질 수 있다는 것이다. 같이 한다는 그 자체로 만족하는 만남에 행복은 스며든다.       문호 톨스토이는 행복의 요체를 다음 세가지 물음에 대한 답으로 설명한다.     첫째, 내 삶에서 가장 중요한 시간은 언제인가. 지나간 과거도 아니고 불확실한 미래도 아닌, 바로 지금 이 순간이다. 둘째, 내 인생에서 가장 중요한 사람은 누구인가. 지금 여기에서 나와 같이 희로애락을 함께 나누며 살아가는 사람이다. 셋째, 내 인생에서 가장 중요한 일은 무엇인가. 지금 여기서 나와 함께 있는 사람에게 선행을 베푸는 것이다. 바로 여기에 행복이 있다.     이 순간에 만족하련다. 지금 여기서 하는 일을 그대로 하다가, 때가오면 평화로이 자연의 품으로 돌아갈 수 있었으면 좋겠다.     라만섭 / 전 회계사열린 광장 행복 자전 속도 공전 속도 우주 공간

2021.12.01. 19:00