우주로부터 지구와 충돌한 물체가 있었을까?

1.지구

earth 지구

1. 지구란 무엇인가?

 지구는 태양계의 세 번째 행성으로, 태양으로부터 약 1억 5000만 km 떨어진 곳에서 태양 주위를 돌고 있다. 지구는 지구형 행성 가운데 크기가 가장 크고 질량도 가장 크다. 지구의 내부 구조는 중심에 금속 핵이 있는데 액체와 고체의 성분을 모두 갖고 있다. 바깥에는 두꺼운 암석질 맨틀과 얇은 암석질 지각이 있다. 

 

2. 지구는 어떻게 측정되었나?

 지구의 크기와 형태를 연구하는 학문을 측지학이라고 한다. 수천 년 동안 사람들은 측지학을 연구해왔다. 일찍이 2000년 전에 이집트에서 활동한 그리스의 천문학자이자 수학자인 에라토스테네스는 태양의 그림자를 이용해 지구의 둘레가 약 4만 km 인 구라는 계산을 얻었다. 이 값은 오늘날 알고 있는 값과 놀라울 정도로 가깝다.

 이러한 과학적 지식은 역사의 흐름과 문명의 흥망에 따라 잃어버리기도 하고 다시 발견되기를 여러 차례 되풀이했다. 예를 들어 15세기 중반쯤 바다에서 멀리 떨어진 곳에 사는 대부분의 유럽인은 지구가 평평하다고 생각했다. 하지만 항해사와 학자들은 이미 지구가 둥글다는 것을 충분히 인식하고 있었다. 그러나 지구의 크기는 여전히 불확실했다. 크리스토퍼 콜럼버스는 실제보다 지구를 훨씬 작게 생각했다. 그는 스페인 서쪽으로 운항하면 동쪽으로 운항할 때보다 인도에 훨씬 더 빨리 도달할 수 있다고 생각했다(물론, 그는 인도 대신 카리브 해안에 도착했다).

 17~18세기에 이르자 마침내 유럽인들은 지구의 정확한 크기와 형태를 측정할 수 있는 기술을 발전시켰다. 네덜란드의 물리학자이자 천문학자이며 수학자인 빌레브로르트 스넬은 수학적 아이디어를 확장하여 삼각법을 사용해 거리를 측정하는 방법을 알아내고 지구 원주의 1/4을 이용하여 두 점 사이의 각도 차이를 측정했다. 이를 통해 이들 사이의 거리를 계산했고 지구의 반지름을 측정했다. 오늘날 그는 스넬 법칙(빛이 다른 물질을 통과할 때 굴절되는 각도를 설명한 법칙)으로 잘 알려져 있다. 

 독일의 수학자이자 과학자인 가우스 역시 이 문제를 연구했다. 1807년에 괴팅겐 천문대장이 된 후부터 죽을 때까지, 가우스는 측지학에 관심을 보였다. 1821년 그는 태양을 커다란 거리에 반사해 정확한 거리를 측정하는 회광기를 고안했다.

 

우주로부터 지구와 충돌한 물체가 있는가?

지구 바깥의 외계에서 날아온 입자와 물체들은 끊임없이 지구와 충돌하고 있다. 매일 100톤 이상의 물질이 외계에서 지구로 유입되고 있는 것으로 추정된다. 이 물질들의 대부분은 모래알보다 더 작은 행성 간 먼지로 이루어져 있다. 다른 종류의 물질들 역시 지구와 부딪히고 있는데, 이들은 중성미자와 우주선 등과 같은 아원자 입자에서 커다란 암석 파편이나 금속으로 이루어진 운석까지 다양하다. 지구 역사를 거슬러 올라가면 오래전에 매우 큰 충돌도 있었다. 수십억 년 전, 적어도 수천 킬로미터의 크기를 가진 원시 행성 하나가 우리 행성과 충돌했다. 많은 과학자는 이 사건으로 인해 달이 형성되었다고 믿고 있다.

 

2. 궤도와 자전

1. 지구는 어떻게 회전할까?

 지구의 회전은 지구가 형성되는 과정에서 남은 각운동량의 결과이다. 여기에는 세 가지 확연히 구별되는 운동이 있는데, 가장 눈에 띄는 것은 지구의 자전이다. 지구는 약 23시간 56분에 한 번꼴로 자전하며, 이에 따라 낮과 밤이 생긴다. 또 지구는 세차운동(회전축의 흔들림)과 장동(지구의 축이 앞뒤로 움직이는 현장)이 있고, 달이 지구를 돌면서 지구를 중력으로 당기는 역할을 하고 있다. 세차운동과 장동은 오랜 시간이 지나면서 지구의 남극과 북극이 서로 다른 위치의 별을 가리키도록 했다.

 구의 자전이 사실이며 태양이나 별이 그 주위를 회전하여 생기는 광학적 착각 현상이 아니라는 것을 증명했다.

 

푸코는 누구이며 어떻게 푸코진자를 고안했을까?

푸코는 선구적인 과학자였다. 푸코는 자신이 만든 유명한 진자 이외에도 자이로스코프를 개발했다. 또 당시로서는 가장 정확하게 빛의 속도를 측정했고, 망원경의 설계에도 큰 영향을 주었다. 그뿐만 아니라 푸코는 왕성한 활동을 한 작가이기도 했는데 신문에 과학 칼럼을 쓰는 한편 산술학과 기하학 그리고 화학에 대한 교재를 쓰기도 했다.
 푸코는 물리학자 아르망 피조와 함께 카메라를 사용하여 태양을 촬영한 최초의 인물이다. 그들은 은판 사진술을 이용했는데, 빛에 반응하는 은으로 도금된 유리판을 통해 사진을 찍는 것이었다. 이러한 초기의 감광판들은 오늘날 사용되는 필름이나 디지털 감지기에 비해 빛에 훨씬 둔감한 탓에, 사진 촬영을 위해 피조와 푸코는 지구에 초점을 맞춘 상태로 카메라를 한동안 그대로 두어야 했다. 노출 시간이 오래 걸렸기 때문에 지구에 대한 상대적인 태양의 위치가 상당히 변하여 사진이 흐릿하게 나왔으며 이 문제가 푸코에게 영감을 불어넣어 태양을 따라 카메라를 고정하는, 진자로 작동하는 장치를 발명하게 했다.

지구는 얼마나 빠르게 자전할까?

 지구는 23시간 56분마다 한 번씩 자전한다. 물론 정확히 24시간이 아니다. 그러나 매우 정확한 근삿값이기 때문에 우리는 달력과 시계를 하루 24시간을 기준으로 만들고, 이로 인한 오차를 다른 방법으로 메우는 방식을 택하고 있다.

 지구는 대부분이 고체로 된 천체이기 때문에, 지구의 모든 부분은 자전하는 데 같은 시간이 소요된다. 이 의미는 예를 들어 지구의 적도에 서 있는 사람은 시속 1670km의 속도로 움직이게 되는 것이다. 이는 일반 항공기의 거의 두배나 되는 속도이다. 이 속도는 남극이나 북극 쪽으로 가면 사실상 줄어든다. 극에서의 회전 속도는 0이 되기 때문이다.