지구의 자전

 

 

지구를 보는 내가 태양이라고 생각하고 잘 보세요.

동쪽부터 햇빛이 비추어지기 시작해서 서쪽으로 비추어 나가지요?

기차를 타고 가면서 차창 밖을 보면 풍경이 뒷쪽으로 가는 것 같이 느껴지듯,

태양이 동쪽에서 서쪽으로 이동하는 것처럼 보이는 것은 지구가 서쪽에서 동쪽으로 돌기 때문입니다

 

 

 

 

 

-지구자전속도 : 1,609km/h (시속) , 0.447km/s (초속)

 

 에라토스테네스는 지구의 둘레를 대략 46250km로 계산했는데, 오늘날의 실제값인 4만120km에 상당히 가깝다. 지구의 둘레를 대략 46250km로 계산했는데, 오늘날의 실제값인 4만120km에 상당히 가깝습니다.^ㅇ^;;

 

 

●본문

기원전 200년 경 에라토스테네스는 둥근 지구의 둘레를 측정했다. 알렉산드리아와 여기에서 남쪽으로 925㎞ 떨어진 아스완에 해시계를 두고 하짓날 정오에    해시계의 바늘이 만드는 그림자의 각도 차이(7°12′)를 쟀다. 그리고 '7.2도:925㎞〓360도:   지구둘레'라는 공식을 통해 지구의 둘레가 약 4만㎞라는 것을 알아냈다. 에라토스테네스(Eratosthenes; 기원전 약 273-192년경)는 대지가 우주의 중심에서 정지   해 있으며 구형이라고 생각했고 다음의 3가지 가정에서 출발했다.   (1) 태양광선은 모든 지상에 평행하게 들어온다. (2) 하나의 직선이 2가닥의 평행선과 만났을 때, 그 사이각(동위각)은 어느 평행선에서나 같다. (3) 어떤 원이라도, 중심각이 같은 원호는 모두 그 원과 원호와의 비가 항상 같다.   그는 동일 경도상에 있다고 간주한 알렉산드리아와 시에네 사이의 거리를 측정한 결과 이   거리는 대략 925㎞였다. 그리고 하짓날 정오에 막대의 그림자 각도를 측정했다. 그 각도는    7°12′이었다. 따라서 7°12′ : 360° = 925km : 원주(χ)의 비례가 성립한다. 이렇게 하여 그는 지구의 둘레를 대략 46250km로 계산했는데, 오늘날의 실제값인 4만   120km에 상당히 가깝다.

 

 

*** 지구가 자전하는 이유? 

 

 

정답부터 말씀드리자면 "관성" 입니다. 바로 '관성의 법칙'이죠.^^

쉽죠? 원리만 이해한다면 과학도 그리 어려운것이 아닙니다.

 

그럼 관성의 무엇일까요?

좀 쉬운가요? 관성에는 법칙이라는 단어가 붙죠! 법칙에는 예외가 없다는 뜻입니다.

관성(慣性) :  물체가 밖의 힘을 받지 않는 한 정지 또는 등속도 운동의 상태를 지속하려는 성질. 보통 질량이 클수록 물체의 관성이 크다.

 

그렇다면 왜? 관성이 지구를 자전케 하는 걸까요?

 

그걸 증명하기 위해서는 지구의 탄생으로 거슬러 가야합니다.

즉, 태양계의 생성부터 살펴봐야 되죠.

 

 이사진은 나선은하의 모습입니다.

 

지구의 궤도를 돌고있는 허블망원경으로 촬영한 것이죠.

 

우리은하의 모습도 이와 유사하다고 합니다.

 

 

우주공간에는 마찰이 없기에 위 사진에 보이는 은하는 영원히 멈추지 않겠죠?

태양계의 초기 생성모습도 이와 유사합니다. 가운데 부분이 태양이고 주위를 돌고있는 가스와 먼지로 이루어진 층들이 보입니다. 태양을 중심으로 마치 소용돌이 치듯이 한쪽방향으로 돌고있는 모습이네요.

행성의 생성도 이와 다를바가 없습니다. 가스와 먼지의 밀도가 높아지면서 온도가 높아지고 서로 엉겨붙게 됩니다. 이때 서로를 잡아끌며 뭉쳐지는 힘은 중력이 아니라 전자기력입니다. 즉 정전기죠. 정전기의 힘으로 서서히 덩치가 커지면서 중력이 작용하게 됩니다. 이때부터는 행성이 커지는속도가 더 빨라집니다. 눈덩이 불어나듯이 ^^

 

행성의 자전은 탄생과 동시에 시작됩니다. 예를 들어보죠.

공과같이 둥근 자석 2개가 서로 만나면 강한 자기력에 의해 서로 끌어당기며 부딪히는데 이때 어느한쪽 방향으로 회전하게 됩니다. 우주공간이라면 다른물체가 부딪혀서 방향을 바꾸지 않는한 속도와 회전방향을 유지하겠죠. 참고로 천왕성은 자전축이 뒤틀려 있어서 마치 바퀴처럼 옆으로 도는 아주 희안한 자전을 하고 있죠.

 

그렇다면 자전을 멈출수는 있을까?    당연히 있죠.

관성의 힘은 질량이 클수록 커집니다. 어마어마한 질량의 천체가 지구와 충돌한다면 자전의 방향이 바뀔수도 있습니다. 지구의 생명은 대부분 멸종하겠지만...

 

마지막으로 허블망원경으로 본 우주의 반대편에서도 '신(神)' 은 없었습니다. 무식하고 무지했던 중세의 미개인의 잣대(기독교)로 우주를 판단하려 하지마세요. 아무것도 아닌 지구의 자전조차 설명하지 못하면서 창조주의 깊은뜻이 어쩌구 저쩌구하는 꼴은 낯뜨거울 정도로 부끄럽네요.

 

이야기가 옆으로 샛지만 질문자님도 많은 관심과 흥미를 가진다면 훗날 인류의 앞날을 밝힐 과학자가 될수 있습니다. 종교와같은 허황된 망상에 시간을 낭비하지 마세요.

 

 

 

▶ 지구의 자전속도   지구의 자전속도는 우선 위도에 따라 다릅니다. 왜냐하면 지구는 구형이라 위도면에 둘레의 길이가 다르기 때문이죠. 각 위도에서 자전속도를 구하는 방법은 그 위도면의 둘레를 24시간에 한바퀴 돌기 때문에 둘레길이를 24시간으로 나눠주면 됩니다. 우선 적도면의 반지름은 6400km정도이므로 그곳에서의 자전속도는 자전속도(V) = 2 * 3.14 * 6400km / 24h = 1674km/h 입니다. 정말 엄청난 속도죠.    우리나라의 경우는 위도 37도에 해당합니다. 우리나라 부분의 위도면의 반지름은 6400 * cos37 = 5111km 우리나라의 자전속도 = 2 * 3.14 * 5111km / 24 h = 1337km/s 입니다. 이와 같은 방법으로 극지방에선 자전속도가 0입니다.   A : 하루자전하는 거리 = 6400km x 3.14(원주율) x 2 B : 하루는 86400 초 = 24시간 X 60분 X 60초 자전속도(V) = 2 * 3.14 * 6400km / 24h = 1674km/h 1초당 자전하는 거리는 A/B = 약 465M/초 정도.  마하1.37 하지만 이 속도는 소리의 속도(음속, 마하) 340M/초 보다도 빠릅니다.       ▶ 지구의 공전속도   지구에서 태양까지 거리가 약 150,000,000 km 구요 . 1억5천만Km(1.5억Km)   지구의 공전궤도가 원과 가까우니까 원의 둘레를 구하는 공식 2*3.14*150,000,000 에 대입하면 1년동안 지구가 태양을 도는 거리가 나옵니다. 위의 계산을 계산기로 두들겨 보면 942,000,000km가 나옵니다. 그러니까 지구는 1년동안 태양주위를 942,000,000km 만큼 움직인다는 거죠. 이걸 다시 1초동안 움직이는 거리로 환산해보면 942,000,000/ 365(하루동안)/ 24(1시간동안)/ 60(1분동안)/ 60(1초동안) 의 시속 29.87*60*60=107,534 km/h ( 시속 )  초속 29.87km  는 마하 87.9 지구의  공전속도: 시속으로는 107,534 km 초속으로는 약 29.87....km 로 달리고 있습니다 순서로 나누면 초속 약 30km가 나오는걸 볼수 있습니다.   실제로 이정도의 속도로 태양을 돌고 있는데, 태양에 가까워질수록 지구는 태양주위를 빨리 돌고 태양에서 멀어질수록 태양주위를 보다 느리게 돌죠. 그래서 보통은 속도가 때에 따라 26km ~ 33km 정도 변한다고 합니다.           ▶ 지구의  탈출 속도   물체를 지구 인력권에서 벗어나게 하려면, 그 물체에 어떤 힘(또는 에너지)을 가하여 지구의 인력이 미치지 않는 무한히 먼 곳(無限遠点)까지 이동시켜야 한다 지구를 벗어날 수 있는 최소의 속도 즉, 지구탈출속도는 11.2 km/sec이다. (여기서는 공기 저항, 지구의 자전을 무시함.)   가장 빠른 제트기의 속도는 U-2 마하 3(최고속도) 시속 : 약 3,600 KM/H (1시간에 3600km = 1km/sec) 이므로 특별히 고안된 우주선이 아니면 지구탈출이 불가능 합니다.   참고로 우주왕복선의 속도는 12km/s 입니다 좀더 추가설명하자면, 무인 우주선은 보이저2호가 초속 19km이상의 속도로 태양계를 벗어나고 있고, 아폴로우주선이 11km/s 이상의 속도로 달로 갔습니다. 그리고 우주선은 보통 지구에서는 8km/s로 출발해서 대기권에 올라서  11km/s이상으로 갑니다. 또한 지구를 탈출해서 태양의 인력을 벗어날수 있는 속도는 최소 16.7km/s를 가야합니다.  달의 공전 속도 지구의  공전속도: 시속으로는 107534 km 초속으로는 약 29.87....km 로 달리고 있습니다.   달의 공전 속도 : 달이 지구를 한 바튀 도는 데에 걸리는 시간은 약 27.3일이 걸립니다. 따라서 지구와 달 사이의 거리는 평균 380,000km 안데 이를 계산해 보면 하루에 약 87413km 이 되고 시간당 3642km 가 되고 초속으로는 약 1.0km으로 동쪽으로 이동하고 있습니다.