어릴 때 밤하늘의 둥근 달을 보면서 문득 궁금해졌다.
저 달은 왜 우리 지구 옆에 딱 붙어 있을까?
달 지구 공전은 우리에게 너무나 당연한 현상이지만, 그 속에는 우주의 놀라운 과학 원리가 숨어 있다는 사실!
🌕 38만 킬로미터, 멀지도 가깝지도 않은 완벽한 거리
매일 밤하늘을 조용히 비추는 달.
녀석은 단순한 하늘의 장식품이 아니다. 지구의 유일한 동반자로서, 평균 38만 4,400km라는 아득한 거리를 두고 끊임없이 우리 주위를 돌고 있다.
지구 30개를 늘어놓아야 닿을 수 있는 먼 거리지만, 우주 전체의 스케일로 보면 기가 막히게 절묘한 위치다. 달이 지구를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 약 27.3일. 마치 거대한 우주 무대 위에서 펼쳐지는 가장 우아한 춤과 같다.
신비롭게도 달 지구 공전 궤도는 완벽한 원이 아닌 타원형이다.
덕분에 어떤 날은 지구와 조금 더 가까워지고(근지점), 어떤 날은 살짝 멀어지기도(원지점) 한다. 이 미세한 궤도의 밀당 속에서, 달은 매년 약 3.8cm씩 지구로부터 멀어지고 있다.
겨우 손가락 한 마디 정도의 미미한 거리지만, 이 작은 변화가 쌓여 먼 미래(약 15억 년 후)에는 달이 목성의 거대한 중력에 이끌려 떠나버릴지도 모른다는 과학자들의 예측을 보면 왠지 모를 아련함이 느껴지기도 한다.
💡 중력과 관성의 완벽한 밀당
달이 지구를 떠나지 않고 궤도를 유지하는 가장 큰 이유는 알다시피 중력 때문이다.
지구는 달보다 훨씬 무겁기 때문에, 더 큰 중력으로 달을 끌어당긴다. 지구의 질량은 달보다 약 81배 크다. 마치 엄마가 아이의 손을 꼭 잡고 놓지 않는 것처럼, 지구가 달을 강력하게 붙잡고 있는 것이다.
하지만 중력만 있다면 달은 지구로 떨어져 부딪히고 말았을 것이다.
여기서 중요한 역할을 하는 것이 바로 관성이다. 달은 처음 형성될 때부터 가지고 있던 운동 에너지를 바탕으로 계속 직진하려는 성질(관성)을 가지고 있다.
이러한 중력과 관성의 법칙을 처음으로 체계화한 사람이 바로 아이작 뉴턴이다.
그는 사과가 땅으로 떨어지는 현상과 달이 지구 주위를 공전하는 현상이 같은 만유인력에 의해 일어난다고 설명했다. 정말이지, 사과 하나로 우주의 비밀을 밝혀낸 거다!
🔭 매년 멀어지는 달?
인류는 아주 오래전부터 달을 보며 달력을 만들고 우주를 탐구해 왔다. 기술이 발달한 지금은 우리가 몰랐던 달의 신비로운 비밀들이 더 많이 밝혀졌다.
혹시 달의 뒷모습을 본 적이 있나?
사실 우리는 평생 달의 앞모습만 볼 수 있다.
달이 스스로 한 바퀴 도는 시간(자전)과 지구를 도는 시간(공전)이 약 27.3일로 똑같기 때문이다. 이 때문에 언제나 같은 면만 지구를 향하게 되는데, 과학자들은 이를 ‘조석 고정’이라고 부른다.
늘 같은 얼굴만 보여주는 뚝심있는 달이다.
비록 슬금슬금 멀어지고는 있지만, 달은 지구에 엄청난 선물을 주고 있다.
가장 대표적인 게 바로 바다의 밀물과 썰물이다.
달의 중력이 지구의 바닷물을 당기면서 생기는 현상이다.
이 힘은 바다뿐만 아니라 대기의 기압과 기온에도 영향을 주어 비가 내리는 양까지 조절한다고 한다.
“달이 없었다면 지구에 생명체가 살 수 없었을 것”이라는 말이 괜히 나오는 게 아니다.
달이 지구를 도는 이 당연한 현상 속에는 우주를 지배하는 거대한 물리 법칙이 숨어 있다. 뉴턴이 발견한 중력과 관성의 법칙은 달뿐만 아니라 태양계 행성들, 그리고 우주의 수많은 별들이 질서 있게 움직이는 원동력이다.
우주라는 거대한 무대가 이 정교한 법칙 위에서 움직이고 있다는 사실을 떠올리면, 매일 보는 밤하늘의 달이 완전히 새롭게 보이기 시작할 것이다.