과학을 잘 모르는 엄마에게도 아이들에게도 도움이 되는 책이다.

청소년을 위한 유쾌한 물리상식 ㅣ 교실밖 상식 시리즈 5
김기태 지음 / 하늘아래 / 2009년 4월

 
달빛이 비치지 않는 맑은 밤하늘에 우리가 눈으로 볼수 있는 별의 수는 약 2,000개 정도라고 한다. 서울은 빛이 많아서 100개도 보기 어려우며 밤하늘이 중앙을 가르는 은하수는 우리의 눈으로 봤을때는 흐릿한 구름과 같지만 망원경으로 보면 몇 백억 개의 별들로 이루어져 있다고 한다.

 

만약 우리가 오늘밤 은하에서 가장 가까운 안드로메다 은하를 본다면 그 빛은 안드로메다에서 약 25만 년 전에 떠난 빛이며 예전의 모습이지 현재의 모습은 아니라는 것이다. 그만큼 우주는 아주 광대하다고 한다. 안드로메다의 어느 행성에 사는 생명이 있다고 치고 우리와 교신을 시도한다면 오늘 우리가 보낸 신호에 대한 대답을 받는 것은 500만년 뒤가 될것이라는 것이다. 빛(전파)이 가는데 250만년, 그들의 대답을 담은 전파가 오는데 250만 년이 걸려 500년 후에나 그들의 답을 들을수 있다는 것이다.

 

안드로메다보다 훨씬 더 먼 약 6,500만 광년쯤 떨어진 별에 있는 생명들이 오늘밤에 지구를 본다면 그들은 지구상에 아직도 공룡들이 살고 있는 모습을 볼것이라고 한다. 137억년 전에 현재 우주에 있는 모든 것이 한 점에 모여 있었고 그것이 폭발해서 오늘의 우주가 되었다는 놀라운 사실..정말일까? 한점의 어떠한 것이 대폭발을 하여 오늘의 우주가 탄생되었다는 빅뱅이론..정말 과거로 가서 확인해보고 싶어진다.

 

빅뱅(Big Bang) 은 우리말의 '쾅쾅'에 해당된다고 한다. 1949년 영국의 천문학자 프레드 호일이 동료인 허먼 본디와 토머스 골드가 함께 주장하던 정적 우주론에 반대되는 이 팽창이론을 비웃기 위해 영국 BBC방송 라디오 프로그램에서 폭발해서 팽창하는 것을 빗대어 빅뱅이라 부른 것에서 유래되었다고 한다. 아인슈타인도 자신이 만든 방정식이 가져다 주는 결과이지만 쉽게 받아들이려 하지 않았다고 한다. 그러나 지금은 이 빅뱅이론이 우주 생성의 원인을 가장 잘 나타낸다고 과학자들은 믿고 있다.

 

우주선내에는 왜 중력이 없는 것일까? 만유인력의 법칙은 거리가 아무리 멀더라도 인력은 작용하고 있으며 거리가 멀면 약해질뿐이라고 한다. 실 끝이나 조그마한 돌이나 공을 메달아 수직으로 돌릴때 아주 느리게 돌리면 공이 가장 높은 위치에 있을때 중력의 힘에 의해 떨어져 돌릴수가 없고 빠른 속도로 돌리면 공이 지구를 향해 떨어지지 않고 줄을 팽팽히 당기는 것을 볼수 있다. 놀이동산에서도 볼수 있는 풍경이다. 난 정말 과학적인 원리를 떠나서 너무 무서워서 타고 싶지 않지만 사람들이 좋아하는 것을 보면 너무 신기하기만 하다. 이렇듯 원 운동을 하는 물체에는 그 물체를 원의 중심으로부터 바깥쪽으로 당기려는 힘이 생기는데 이것이 원심력이며 원심력은 그 원주속도의 제곱에 비례하고 그 반지름에 비례한다. 우주선내에서의 무중력 상태는 바로 이런 원심력 때문이라고 한다. 알듯 모를듯...

 

이소연씨가 타고 있던 우주정거장은 초속 약 7.8cm의 속도로 지구의 상공을 돌며 운동을 하는데 이럴경우 우주선과 그 속에 있는 우주비행사들도 우주비행선과 같은 속도로 지구를 돌고 있음으로 원심력을 받게 된다고 한다. 이소연씨에게 작용하는 원심력이 그녀를 지구 중력 반대방향으로 당기므로 그녀에게 작용하는 중력과 서로 상쇄되어 중력의 힘도 원심력의 힘도 느끼지 못하게 되는 무중력 상태가 되어 지구로 끌려오지도 않고 우주 밖으로 떨어져 나가지도 않는다는 것이다. 그래서 우주선이 지구로 돌아오기 위해서는 속도를 낮추어야 하는데 이 때와 발사할때가 가장 위험하다고 한다.

 

속도가 줄면 원심력이 줄면서 지구를 향해 떨어지게 지게 되는데 우주선은 아직도 빠른 속도로 지구 주위를 돌고 있기에 우주선이 궤도는 지구를 향해 나선형으로 내려오는데 이때 우주선의 고도가 낮아지고 어느정도 상공까지 내려오면 엷은 공기층의 저항을 받아 그 마찰로 많은 열이 발생한다고 한다. 높이가 낮아지면서 중력이 더 커지고 공기저항도 커지기에 원주상으로 진행하는 속도가 줄어 원심력이 더 작아져 우주선은 빠른 속도로 지구를 향해 떨어지는데 이때 공기와의 마찰이 너무 커 우주선이 타버릴수도 있다고 한다. 이것을 방지하기 위해 연료를 역분사하여 내려오는 속도를 알맞게 조정해야한다. 이때 발생되는 전기원리를 패러데이 상자효과라고 하는데 전자기기 분야에도 널리 이용되고 케이블 텔레비젼을 연결하는  케이블도 이런 원리를 이용하고 있다고 한다.

 

알아두면 지식이 돼요! 코너에서는 변광성, 혜성, 별똥별, 운석등의 여러가지들을 설명해주고 있다.

 

이 밖에도 원자와 핵 물리학, 아르키메데스가 왕관을 만들기 위해 쓰인 금의 양을 알아내고 유래카라고 외치며 벌거벗은 채 목욕탕을 나와 집으로 뛰어간 역학이야기, 열역학 이야기, 전자기학, 과학 장난감 만들기 등의 다양한 물리이야기가 가득하다. 틈나는 대로 한번 보다는 몇번 되내어서 부분 부분 보고싶은 부분별로 본다면 아이들 공부할때도 공부를 아주 쉽게 풀어가는 열쇠의 역활을 할수 있지 않을까 싶다.