나이를 먹을수록 매 순간 느끼는 것이 '시간 참 빨리 간다'라는 것입니다. 지난 1년 되돌아보면 어떻게 지나갔는지 모를 정도로 세월 참 빠른 것 같습니다. 하루도 마찬가지입니다. 어제, 그제 되돌아 기억해보면 하루라는 시간도 너무 빠르게 지나갑니다.
시간은 상대적인 것이라고 하지만 진짜 하루, 1년이란 시간은 얼마나 빠른 것일까요? 이런 궁금증으로 인해 하루, 1년이란 시간이 얼마나 빠른 것인지 계산해보고자 합니다.
지구 자전 속도
우리가 하루라고 이야기하는 것은 지구의 자전으로 지구가 한 바퀴 도는 것을 하루라고 합니다. 자전은 우주의 대부분의 항성과 행성들에게서 보이는 회전운동입니다. 지구도 자전축을 중심으로 회전을 하는데 1번 회전하는 것을 1일(=24시간)이라고 정해 두었습니다.
자전으로 인해 지구에는 낮과 밤이 생기고 해가 뜨고 달이 뜨고 별이 움직이는 모습을 관찰할 수 있게 되는 것입니다. 지구의 자전 속도만큼 지표면에 있는 사람들은 지구와 함께 돌고 있다고 봐야 할 것 같습니다.
자전 속도 구하기
자전 속도를 구하려면 속도 공식을 알아야 합니다. 속도는 다음과 같은 식으로 구합니다.
속도(v) = 거리(d) / 시간(t)
거리와 그 거리를 이동하는데 걸린 시간을 알면 속도를 구할 수 있습니다. 일단 시간은 이미 알고 있습니다. 지구가 한바퀴 도는데 24시간(=86,400초) 걸립니다. 거리는 지표면에 있는 사람이 한 바퀴 도는 거리인데 이는 위치에 따라 달라집니다. 먼저 가장 먼 거리를 이동하는 사람은 아마도 적도에 있는 사람일 것입니다. 자전축으로부터 가장 멀리 떨어져 있기 때문인데요.
지구는 완전한 구형이라고 가정하고 계산을 해보겠습니다. 다음 백과사전을 찾아보니 지구의 지름은 12,756km라고 합니다.
원주 공식(원주 = 2 × 반지름 × π)에 따라 적도 지방의 원주 길이는,
적도 원주 길이 = 2 × (12,756 ÷ 2) × 3.14 = 40,054km
입니다.
그렇다면 지구의 적도부근에 사는 사람 기준으로 지구 자전 속도는 다음과 같습니다.
적도 부근 자전 속도 = 40,054km ÷ 24hour = 1,669km/h
입니다.
시속 1,669km 라니 엄청난 속도네요. 초속으로 계산해보면 463m/s의 놀라운 속도로 움직이고 있었던 거네요.
한국 사람들 기준으로 계산해 보겠습니다. 한국은 북위 37.5도에 위치해 있습니다. 적도를 북위 0도라고 했을 때 한국은 37.5도만큼 위에 있는 것이죠. 37.5도 부근에서 자전축까지 거리는 적도 부근 반지름 길이 × cos(37.5도)로 계산할 수 있습니다.
(적도 부근 반지름 길이 × COS(37.5도) = 5,060km 입니다.)
따라서 한국에서 자전에 따른 이동 거리는
한국 원주 길이 = 2 × 5,060km × 3.14 = 31,777km
입니다. 한국에 사는 사람들이 지구 자전으로 움직이는 속도는 다음과 같습니다.
한국 부근 자전 속도 = 31,777 ÷ 24hour = 1,324km/h
입니다. 적도보단 좀 늦긴 하지만 그래도 빠른 속도입니다. 초속으로는 368m/sec입니다. 여러분이 이 글을 읽는 순간에도 초당 368m씩 움직이고 있다는 의미입니다. 음속이 보통 초속 340m이니 우리는 음속보다 빠르게 움직이고 있는 것이었습니다. 하루가 빠를 수밖에 없겠네요.
지구 공전 속도
공전이란 지구가 태양을 중심으로 주기적으로 도는 운동을 말합니다. 이 공전과 기울어진 자전축으로 인해 4계절이 생기는 거지요. 과거에는 사람들이 지구를 중심으로 태양을 비롯한 모든 행성, 별들이 돈다고 믿었지만 코페르니쿠스와 같은 지동설을 주장하는 분들 덕분에 이젠 우리는 지구가 태양을 '공전'하고 있음을 알게 되었습니다.
지동설과 같은 인류 역사상 놀라운 과학적 발견에 대한 이야기가 궁금하신 분들은 여기를 클릭해서 읽어보세요.
지구뿐만 아니고 태양계의 다른 행성들도 공전을 합니다. 우리는 지구가 태양을 한 바퀴 도는 것을 '1년'이라고 정해두었습니다. 그렇다면 지구는 얼마나 빠른 속도로 태양을 중심으로 돌고 있을까요?
지구 공전 속도 구하기
앞서 지구 자전 속도를 구했던 것처럼 지구가 공전하는 궤도의 길이를 구한 다음 시간(1년 = 8,760시간)으로 나누면 됩니다. 지구 공전 궤도는 지구와 태양까지의 거리를 반지름으로 하는 원의 둘레를 구하면 됩니다.
(지구 공전 궤도는 케플러 제1법칙에 의해 타원형 궤도이나 계산 편의상 원형으로 가정하겠습니다.)
지구 공전 궤도 길이 = 2 × 1억 5천만 km × 3.14 = 9억 4천 2백만 km 이고,
지구 공전 속도 = 9억 4천 2백만 km ÷ 8,760시간(1년) = 107,534km/hour
가 됩니다.
지구는 시간당 10만 7천 킬로미터를 움직이고 있었습니다. 초속으로 변환해보면 초당 거의 30km를 이동하는 속도입니다. 음속보다 88배나 빠른 속도입니다. 지구는 정말 엄청 빠르게 움직이는 천체입니다. 인류가 개발한 그 어떤 비행기도 지구 공전 속도를 따라가지 못합니다.
우리가 지나 보내는 이 작은 시간에도 지구는 우주 속에서 엄청난 거리를 이동하고 있었습니다. 지구의 1년 정말 빠른 속도로 지나가고 있음을 알게 되었습니다.
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