과학이슈 하이라이트 Vol. 06 태양계와 지구

과학이슈 하이라이트 Vol.06 태양계와 지구 ㅣ 과학이슈 하이라이트 6
과학동아 편집부 지음 / 동아엠앤비 / 2023년 6월

과학이슈 하이라이트 Vol. 06 태양계와 지구

천자문의 첫 글자로 하늘 천(天)을 외우면서 살았던 우리 민족.

그 천, 하늘은 어떻게 생겼을까, 항상 궁금해하던 것 중에 하나였다.

그런 궁금증을 해소하는 방안으로 요즘엔 태양계에 대한 책을 읽게 되었다.

이 책도 그 중에 하나다.

이 책에 등장하는 것들로 나의 지식 창고 ‘하늘’ 분야를 채울 심산이다.

그 내용은?

현재 태양계는 다음과 같은 행성으로 이루어져 있다.

태양,

수성, 금성, 지구, 화성

목성, 토성, 천왕성, 해왕성

이 책은 그런 행성을 다음과 같이 묘사한다. (17쪽)

우리가 살아갈 수 있는 에너지를 제공해주는 태양

지옥처럼 뜨거운 수성,

공전과 자전이 거꾸로인 금성,

유일하게 생명이 있는 지구,

사막 같은 화성,

행성 중에서 가장 큰 목성,‘

멋진 고리를 뽐내는 토성,

희한하게 누워있는 천왕성,

아름다운 푸른 구슬 같은 해왕성.

이중 수성, 금성, 지구, 화성은 암석 행성이고

목성, 토성, 천왕성, 해왕성은 가스 행성이다.

목성이 의미있다.

목성은 미니 태양계로 알려져 있는데,

그런 미니 태양계를 최초로 발견한 사람이 바로 갈릴레오다.

갈릴레오는 이탈리아 파도바의 집 정원에서 직접 만든 망원경으로 목성과 위성을 확인하고 태양계의 구조를 유추하였다. (73쪽)

목성에 관한 기록도 흥미롭다.

목성 천문학자 갈릴레오의 이름을 가져다 붙인 목성 탐사선 갈릴레오는 목성의 실체를 파악하는 데 많은 공헌을 하고, 2003년 9월 21일 그 임무를 마쳤다.

탐사선 갈릴레이가 한 업적은, (76쪽)

유로파, 칼리스토, 가니메데가 표면 아래 바다를 품고 있다는 증거를 찾아냈고

이오에서는 거대한 화산의 폭발 장면을 포착하기도 했다.

1991년 10월에는 탐사선 최초로 소행성을 만났다.

1993년 8월에는 우주 관측 역사상 최초로 소행성을 돌고 있는 달을 발견했다.

가장 큰 업적은 유로파의 얼음 표면 아래에 액체 바다가 존재한다는 설을 뒷받침할 증거를 찾은 것이다. (82쪽)

이런 일이 중요한 이유는, 모든 생명체의 근원인 물이 지구 밖에도 있다면 외계 생명체의 가능성은 그만큼 커지기 때문이다.

목성 탐사선 갈릴레오의 업적은 이 책의 후반부에 다시 한번 거론된다.

<제2의 태양계는 있을까>라는 항목에 갈릴레오가 찾아낸 유로파의 얼음 존재, 그것을 더 확실하게 하기 위해 2024년 탐사선 ’유로파 클리퍼‘가 발사될 예정이라는 것이다. (175쪽)

행성의 밀도

이런 글도 만난다.

일반적으로 목성과 같이 무거운 행성은 가스행성, 지구와 같이 가벼운 행성은 암석행성으로 판단된다. (180쪽)

가스행성이 암석행성보다 가벼울 줄로 알았는데, 그게 아니었다.

그래서 이런 기록도 눈에 들어온다.

가스 행성과 암석 행성을 구분할 수 있는 가장 정확한 방법은 행성의 밀도인데.....(180쪽)

여기에서 행성의 밀도라는 개념을 만나게 된다.

그럼 밀도를 어떻게 알아낼 수 있을까?

밀도를 알아내기 위해서는 질량과 크기가 필요하다.

행성 횡단에 의한 별빛 가림 현상을 관측하면 행성의 크기를 비교적 정확하게 계산할 수 있다. 따라서 별빛 가림 현상이 나타난 행성만 가스행성인지 암석행성인지 정확히 알 수 있다. (180쪽)

이런 것도 알게 된다.

태양계 형성이론에 칸트도 한 몫 했다.

이런 데서 칸트를 만날 줄은 몰랐다. 뉴턴이야 당연하지만 칸트도 태양계 형성 이론에 한 몫을 했다는 것이다.

태양과 행성이 어떻게 형성됐는지를 설명하고, 이를 통해 현재 천체의 운동을 이해하려는 시도는 꾸준히 있었다. 이에 대해 최초로 과학적 설명을 한 사람은 철학자 엠마뉴엘 칸트다. 뉴턴의 역학에 심취했던 칸트는 ‘일반 자연사와 천체이론’이란 제목의 학위논문을 쓸 정도로 천문학에 관심이 많았다. 그는 1755년에 뉴턴의 만유인력법칙을 적용해 태양계가 어떻게 형성됐는가를 보이는 성운설을 제안했다. (9쪽)

천상계와 지상계:

예전의 사람들은 하늘과 땅을 구분하여 각각 다른 운동법칙이 존재한다고 생각했다. 그게 바로 천상계와 지상계의 구별이다.

지구의 운동은 느낄 수 없었고, 사람들은 태양이 완전한 천상계에 속한다고 굳게 믿었기 때문이다. 태양은 숭배의 대상일 뿐 탐구의 대상일 수 없었다. 달 아래의 지상계는 변화하는 불완전한 세계였지만 천상계는 변화가 없는 완전한 세계였다. 그 천상에서 태양은 완전성을 보여 주는 신의 모습이었다. (24쪽)

다시, 이 책은?

그런 천상계와 지상계의 구분이 없어지고 하늘은 이제 숭배의 대상이 아니라 탐구의 대상이 되었다. 그렇게 탐구과정을 거쳐 우리 앞에 나타난 태양계, 이 책을 그걸 잘 보여주고 있다.

특별히 이 책은 고등학교 교육과정과 연계하여 만들어졌기에, 요즘 학생들이 하늘에 대하여 어떤 것을 알고 있는지도 알게 된다. 누군가 말하길 요즘 아이들은 뉴턴이 알고 있는 것보다 훨씬 많이 알고 있다는 말을 했는데, 그 말은 맞는 말이다, 사실이고 진리다.

그렇다면 나는?

요즈음 고등학교 학생보다 덜 알고 있다는 말이 되기에 이 책은 나로 하여금 지식 추구에 더욱 분발하도록 하는 자극제가 되기 충분하다.

이 책은 그런 용도로 사용하기에도 좋고 그 안에 담겨진 지식을 잘 헤아려 내 것으로 삼는다면 이제 하늘은 어제의 하늘이 아니라, 새로운 하늘로 다가올 것이다.