지구가 얼마나 빠른지 계산해봤습니다
지구가 얼마나 빠른지 계산해봤습니다
  • 함예솔
  • 승인 2019.01.08 16:40
  • 조회수 9391
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지구는 움직이고 있습니다. 하지만 우리는 지구가 공전·자전하고 있다는 사실은 이미 알고 있지만, 그 움직임을 느낄 수 없습니다. 우주에서 지구의 자전을 바라보면 어떤 모습일까요? 궁금하지 않으신가요?

 

지난 2015년 NASA에서는 우주에서 지구를 바라보면 어떻게 보일 것인가, 그 이미지를 공개한 바 있는데요. 아래 영상을 한 번 감상해보시죠.
 

 

지난 2015년 7월 20일, NASA는 국립해양대기청(NOAA)의 DSCOVR 위성의 항공우주국 EPIC 카메라에 포착된 지구의 모습을 공개했습니다. 태양이 비추는 쪽의 이미지를 중심으로 세상에 처음 소개한 건데요. 이 카메라는 현재 지구에서 약 1백만 마일(160,9344km) 떨어진 지점인 라그랑주 점(Lagrange Point) 1의 궤도에서 지구를 1년 간 기록했습니다.

 

참고로 라그랑주 점(Lagrange Point)은 우주 공간에서 케플러 운동을 하는 두 천체가 있을 때 그 주위에서 중력이 0이 되는 5개의 점을 말하는데요. 지구와 달을 예로 들면 각각 지구와 달로부터의 중력이 균형을 이루는 지점이라고 할 수 있습니다. 예를 들어, 인공위성이 지구와 달 사이에 정지해 있을 수 있는 자리라고 보시면 됩니다. 특히 L1 지점은 물체의 궤도 주기가 지구의 궤도 주기와 정확히 일치합니다.

 

라그랑주 점(Lagrange Point) 1의 궤도에서 지구를 촬영하고 있는 DSCOVR 위성. 출처:  NOAA
라그랑주 점(Lagrange Point) 1의 궤도에서 지구를 촬영하고 있는 DSCOVR 위성. 출처: NOAA

EPIC 카메라는 2시간 마다 새로운 사진을 찍는데요. 끊임없이 변화하는 구름과 기후시스템의 움직임, 사막, 숲, 바다의 푸른 빛 등을 포착합니다. EPIC은 과학자들이 지구의 대기, 구름의 높이, 식물의 특성, 지구의 자외선 반사율 등을 통해 지구 대기의 오존과 에어로졸 수치를 감시할 수 있게 도와줍니다.

 

NASA와 NOAA 그리고 미국 공군의 협력으로 이뤄지는 심우주기상관측위성인 DSCOVR의 일차적 목표는 태양풍의 모니터링 기능을 유지하는 것입니다. 이는 NOAA의 날씨 경보 및 예측의 정확성에 매우 중요하기 때문입니다.

 

그렇다면, 우리가 살고 있는 이 지구는 얼마나 빠르게 회전하고 있는 걸까요? 

 

지구 자전 속도면 '서울-부산 단 11분만에 주파'

 

지구의 자전은 일정합니다. 단, 그 속력은 지구의 어떤 위치에서 측정하느냐에 따라 달라질 수 있습니다. NASA에 따르면, 적도 부근에서 지구의 원주는 대략 40,070km이라고 합니다. 하루의 길이를 24시간이라고 가정하고, 원주를 하루 길이로 나눠봅시다.

 

속도(빠르기) = (나중위치-처음위치) ÷ 걸린 시간 

속도 =  40,070km ÷ 24 = 1,670 km/h

 

즉, 적도에서의 자전 속도는 약 1,670km/h가 됩니다. 이는 KTX 열차의 최고속도인 305km/h보다 약 5.5배 빠른 속도인데요. 서울에서 부산까지 직선거리가 325km라고 할 때 지구의 자전 속도로 이 거리를 이동하게 된다면 325km ÷ 1670km/h= 0.194h가 되는데요.

 

분 단위로 고치게 되면 약 11분 만에 서울-부산 거리를 주파할 수 있다는 계산이 나옵니다.

 

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하지만, 다른 위도에서 측정한다면 지구는 이것보다 느리게 움직일 겁니다. 위도 45도까지 이동할 경우 이 지점에서의 속도는 코사인 함수를 이용해 속도 계산을 할 수 있습니다.

 

Cos 45°의 값은 0.707이므로 이곳에서의 회전속력은 0.707×1,670km= 1,180km/h가 될 것입니다. 이 속력은 위도가 높아질수록, 더 느려질 것입니다. 이 속도로 서울-부산을 주파하려면 약 16분이 소요되겠네요. 어쨌든 KTX에 비하면 매우 빠른 속도라고 할 수 있습니다.

 

초음속제트기 보다 44배 빨라

 

그렇다면 지구는 태양 주위를 얼마나 빠르게 공전하고 있을까요? 지구가 태양을 공전하는 속도는 약 107,000km/h라고 하는데요. 코넬대학교에 따르면 다음의 공식에 따라 쉽게 계산할 수 있다고 합니다.

 

먼저 첫 번째로, 지구가 얼마나 멀리까지 이동하는지 알아내야 합니다. 지구는 태양 궤도를 돌기 위해 약 365일이 걸립니다. 궤도는 타원형이긴 하지만, 수학적 계산을 간단하게 하기 위해 원이라고 가정합시다.

 

따라서 지구의 궤도는 원의 원주라고 할 수 있습니다. 지구와 태양 간의 거리는 국제천문연맹에서 정의한 천문단위에 따르면 149,597,870km입니다. 이는 반경(r)이라고 할 수 있는데요. 원의 원주 구하는 공식은 2×π×r입니다. 따라서 1년 동안 지구는 2×π×149,597,870km= 9억4천만km를 여행한다고 할 수 있습니다. 

 

태양계 천체의 공전궤도. Credits: NASA
태양계 천체의 공전궤도. 출처: NASA

속도는 시간에 따른 이동거리 계산이죠. 9억 4천만km/365.25일을 계산하고, 이를 24시간으로 나눠 시간당 km로 계산하게 되면, 지구의 공전 속도는 약 107,226 km/h입니다.

 

한국항공우주연구원의 자료에 따르면, 마하 2의 속도를 내는 초음속기를 시속으로 계산하면 약 2,400Km/h라고 합니다. 지구의 공전속도는 마하2의 속도를 내는 초음속기보다 무려 44배나 빠르다는 것을 알 수 있습니다. 

 

지구가 돈다~ 출처: NASA

 

영상을 본 후 실제 지구의 자전과 공전 속도를 알아보니 어떠셨나요? 속도를 막상 구해보니 영상이 오히려 느려보이진 않으셨는지요?

 

우주적 거리를 지구적 거리로 바꾼 다른 영상도 궁금하다면, 아래 영상을 감상해보세요.

 

 

 


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