[이광식의 천문학+] 지구의 ‘자전’을 느껴보고 싶나요? - 해넘이가 자전이다

지구는 하루에 한 바퀴 자전한다. 이 거대한 땅덩어리가 남북극을 잇는 자전축을 중심으로 팽이처럼 빙그르르 돌아서 24시간 후면 제자리로 돌아온다는 뜻이다. 지구의 자전 속도는 생각보다 빠르다. 지구 둘레가 4만㎞이니까(미터법이 원래 지구 둘레를 기준으로 정한 것이다), 이것을 24시간으로 나누면 시속으로는 약 1700㎞나 된다. 레이스카의 최고 속도가 400㎞가 채 안 되니까, 지구 자전 속도가 얼마나 빠른지 실감할 수 있을 것이다. 초속으로 따지면 ​약 460m로 음속을 넘어서며, 항공기 속도의 약 2배쯤 된다.

그러니까 적도에 사는 사람은 1초에 460m씩 강제로 공간 이동을 당하는 것이며, 서울이 있는 북위 38도 부근에 사는 사람은 초속 약 370m로, 역시 음속보다 빠르게 뺑뺑이를 돌고 있는 셈이다. ​그런데도 왜 우리는 어지럼증을 못 느끼는 걸까?

이에 대해서는 갈릴레오가 4세기 전에 똑 부러진 답을 내놓았다. 우리가 지구와 같이 움직이고 있기 때문에 그 움직임을 체감할 수 없다는 것이다. 이를 좀 유식하게 말하면, 모든 계에서 물리법칙은 동일하게 작용한다는 뜻이다.

예컨대, 고속으로 달리는 전철 안에서 당신이 아이스크림을 먹는데, 아뿔싸, 아이스크림 한 덩이가 뚝 떨어졌다. 전철이 달리니까 그 아이스크림이 옆의 아가씨 무릎에 툭 떨어졌을까? 절대 그런 일은 없다. 아이스크림은 달리는 전철 안에서도 역시 수직 자유낙하를 하여 당신 무릎 위에 떨어질 것이다. 이것을 일컬어 갈릴레오의 상대성 이론이라 한다. 아인슈타인의 상대성 이론도 여기서 나왔다.

어쨌든 이런 연유로 우리는 무섭게 돌고 있는 지구 위에서도 자신이 돌고 있다는 것을 느껴볼 도리가 없다. 그러나 방법이 영 없지는 않다. 풍부한 상상력을 동원하면 지구의 자전을 느껴볼 수도 있다. 어떻게? 먼저 밤에 북극성이 있는 하늘의 위치를 얼추 알아둔다. 북극성은 지구 자전축이 가리키는 방향에 있으므로 밤낮이나 위치가 바뀌지 않는다. 그리고 해넘이 시간을 기다려 저녁해가 산등성이나 빌딩 꼭대기에 걸리는 것을 볼 수 있는 위치를 잡는다.

서녘으로 해가 질 때는 눈에 띌 만큼 빠른 속도로 하강한다. 물론 해가 움직이는 것이 아니라, 지구가 그 반대 방향으로 돌고 있기 때문에 나타나는 겉보기 움직임이다. 떨어지는 해를 보면서 북극성 위치를 가늠해본다. 지구가 그 방향의 축을 중심으로 해의 반대 방향으로 돌고 있다는 사실을 상상하면서 떨어지는 해의 움직임을 연결시키면 지구가 자전하고 있는 속도를 실감할 수 있다. 초속 370m! 이 거대한 지구가 그처럼 빠른 속도로 팽이처럼 돌고 있다는 사실을.

그렇다면 지구를 돌리는 이 엄청난 힘은 대체 어디서 온 것일까? 바로 46억 년 전 태양계 성운이 중력 붕괴를 일으켜 회전 운동을 시작한 결과, 태양계를 만들었고, 지구의 자전과 공전 역시 그 회전력에서 나온 것이라 할 수 있다. 진공의 우주에는 마찰력이 없으므로 46억 년이 지나도록 여전히 그 힘이 온전히 남아 지금 우리가 보듯이 지구를 돌리고 있는 것이다. 물론 태양계 성운의 회전력 역시 빅뱅에서 출발한 것임은 말할 것도 없다. 우리는 138억 년 전의 빅뱅과도 지금 이렇게 밀접하게 연결되어 있음을 알 수 있다.

이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com