우리가 지구에 살고 있으면서
가장 많이 보고 가장 가까운 천체를 꼽으라면
아마 "달"일 것입니다.
지구의 위성이기도 한 달은
인간의 생활에도 중요한 영향을 미치고 있으며,
서로의 중력에 의해 끌어당기고 있습니다.
중력이란 질량이 있는 물체가
서로 끌어당기는 현상을 의미하며
지구와 달 사이에서도 중력이 작용하고 있습니다.
중력은 자연계에 존재하는
기본적인 힘 중 하나입니다.
우리는 중력의 힘을 매우 강력하게 알고 있지만
사실 중력은 그다지 강한 힘이 아닙니다.
그래서 일상 물체들의 특성이나
상호작용에 영향을 주지는 못합니다.
그러나 작용 범위가 무한하여
중력은 천체의 생성과 진화,
물체들의 궤적에 관여하여
궁극적으로 우주 전체 구조를
결정하고 있습니다.
중력도 힘의 일종이기 때문에
그 크기를 수학적으로,
그리고 과학적으로 측정할 수 있는데,
이을 가장 먼저 수식화하여 나타낸 사람은
근대 과학의 아버지로 불리는 아이작 뉴턴입니다.
아이작 뉴턴의 유명한 사과 일화는
중력의 예를 단적으로 보여주는데,
앞에서 설명드린 것처럼
질량이 있는 모든 물체 사이에서는
중력이라는 것이 작용하고 있고,
질량이 많이 나갈수록, 지구 중심에 가까울수록
지구 중력의 크기는 더 큽니다.
지구 표면에서는 중력의 크기가
약 9.8m/s^2로 일정합니다.
만약 지구에 중력이 없다면
우주인들이 무중력 상태를 느끼는 것처럼
사람의 몸을 포함해 모든 물체가
둥둥 떠다니게 될 것입니다.
그전에 지구에 존재하는 모든 물체가
지구 밖으로 튕겨 나갈 것입니다.
지구가 시속 1300킬로 미터라는
어마어마한 속도로 자전하고 있지만
원심력에 의해 날아가지 않는 건
지구의 중력 덕분입니다.
공기 또한 지구의 중력과 힘에 의해 유지됩니다.
지구의 중력은 대기를 표면으로 끌어당기고
공기 분자가 서로 충돌하는 것을 막아줍니다.
어떻게 보면 우리가 호흡을 유지할 수 있는 것도
중력 덕분입니다.
중력은 지구에서 가까울수록
그 값이 큽니다.
지구상의 중력은
만유인력과 원심력의 합이 되는데
극지방에서는 만유인력이 크고 원심력은 적어
중력이 최댓값인데,
적도에서는 만유인력이 작고 원심력이 커서
중력 값이 가장 작습니다.
지구는 완전한 구 형태가 아니고
적도 부분이 부풀어있는 모양이기 때문에
같은 물체라도 정보보다
극지방에서 더 큰 중력을 받습니다.
중력 값
지구의 중력은 위도뿐만 아니라
구성 성분에 의해서도 달라지는데
지하에 있는 물체의 밀도가 클수록
중력 값이 크게 작용합니다.
중력은 알면 알수록
그 재미가 더해지는 연구분야 중 하나입니다.
이러한 중력의 정체를 밝혀내려는 노력은
물리학 발전에 큰 공헌을 했습니다.
뉴턴의 만유인력의 법칙,
아인슈타인의 일반 상대성이론,
소립자 물리학, 초끈 이론은
모두 중력에 대한 의문에서 시작되었으며
현대 물리학 체계에
커다란 영향을 미쳤습니다.
상대성이론
특히 일반 상대성이론은
중력 현상을 보다 정확하게 설명하면서도
시공간이 물질과 영향을 주고받는 존재라는
관념의 전환을 함께 가져오기도 했습니다.
그리고 중력에 대한 연구는 지금까지 지속되고 있습니다.
무중력 상태라는 말을 많이 들어보셨죠?
지구의 중력에 묶여 평생을 살아가는 우리는
태어나면서부터 중력을 느끼고
우리의 모든 것이 지구 중력에 맞추어져 있습니다.
이것은 우리의 모든 일상 리듬에
중력의 힘이 작용하고 있음을 뜻합니다.
만약 중력이 없다면 어떻게 될까요?
우리가 흔히 말하는 무중력은
중력이 없다는 뜻이 아니라
무게가 0이 되는 조건을 말합니다.
'무게'는 질량 x 중력가속도로 구할 수 있는데
물체가 받는 중력가속도를 0으로 만들면
무게도 0이 되어 무중력 상태가 됩니다.
중력 가속도를 0으로 만드는 가장 쉬운 방법은
바로 물체를 떨어뜨리는 것입니다.
물체가 떨어질 때는 중력이 여전히 작용하여
'떨어진다'라는 운동을 하지만,
무게가 '0'이 되어 중력을 느끼지 못하는 무중력 상태가 됩니다.
중력에 대해 알아보았습니다.
중력에 대해 알면 알수록 어렵기도 하지만
신비하기도 합니다.
그래서 과학자들이 중력의 매력에 빠져
다양한 연구를 하지 않았나 싶기도 합니다.
하지만 아직도 해결할 과제가 많이 남아 있습니다.
중력에 대한 신비로운 수수께끼를 풀면서
발전하는 물리학을 지켜보는 것도 좋을 것 같다는 생각이 듭니다.