1광년은 약 9.46053×10 12km
혹은 6만 3,240AU(천문단위)와 같다.
약 3.262광년은 1pc( 파섹 )과 같다.
빛은 진공 속에서 1초 동안에 약 30만km를 진행하므로,
1년간에 도달하는 거리는 약 9.46×1012km이며, 이 거리를 1광년이라 한다.
1광년＝6.324×104 AU＝0.307pc이다.
1광년..빛이 1년동안 이동한 거리 = 약 10조 km.
음속이 초속 330m임
음속으로 쉬지 않고 800,000 년 가면 약 10조 km
즉, 마하 1의 전투기로 쉬지 않과 80만년 가면 1광년임
태양 제외하고, 지구와 가장 가까운 항성이 4광년 거리임.
우리 은하의 지름은 100,000 광년이고
가장 가까운 은하 중의 하나인 안드로메다끼지의 거리는
3,000,000 광년 ..
광년(光年, light-year)은 천문학에서 사용하는 거리의 단위이다. 기호는 ly(light year)이다.
국제천문연맹이 내린 정의에 따르면 1 광년은,
진공 상태에서 1 율리우스년 동안 빛이 이동한 거리를 뜻한다.[1]
광년은 항성까지의 거리나 은하 규모의 거리를 측정하기 위해 사용되며,
특히 아마추어 과학자들이나 비전문 과학 출판물 등에서 많이 쓰인다.
천체 측정학에서는 같은 용도로 파섹을 쓰는데,
그 이유는 이것이 관측한 자료로부터 도출해내기도, 비교하기도 쉽기 때문이다.
적당한 규모를 맞추기 위해 때로는 광년의 12분의 1 크기인 광월 단위가 쓰이기도 한다
1 광년은 다음과 같은 거리 단위로 표현될 수 있다.
- 정확히 9,460,730,472,580.8 km (약 9.5 Pm)
- 약 5,878,630,000,000 mi
- 약 63,241.1 au
- 약 0.306601 pc
위의 거리값은 모두 정확히 365.25일(정확히 1일 당 86,400SI초, 총 31,557,600초)[4]로 구성된
1 율리우스년에 기준하고 빛의 속도를 299,792,458m/s 로 정의하는
IAU 1976 개정 천문 상수계에 기반하며, 1984년부터 사용되었다.[5]
천문 단위의 DE405 값인 149,597,870,691m[6] 는, 천문 단위에서의 광년과 파섹의 계산에 쓰인다.
광월은 따로 값의 계산을 위한 정의가 없는데,
이는 천문단위계나 SI 단위에 달에 대한 개별 정의가 없기 때문이다.
하지만 단순히 광년의 12분의 1 크기인 단위로 이해하고 사용할 수도 있다.
우주의 단위 광년, 파세크, 천문단위 AU
광년 (light year)year)
狂년이 아니라 光년은 단어 뜻 그대로 빛이 일년동안 간 거리를 뜻합니다.
우리가 흔하게 쓰는 성간 단위가 바로 이 우주 거리와 빛의 여행 사이의 관계에 근거합니다.
우주 공간에서 빛의 속도는 약 3.00*10^8m/s입니다. 따라서 빛은 1년동안 약 9.46*10^15m를 이동할 수 있습니다.
이 거리는 태양과 지구를 30만번 왕복할 수 있는 정도입니다.
천문단위 AU (Astronomical Unit)
인간은 자신을 기준으로 사물을 인식하는것에 익숙합니다.
우주에서 우리 자신이라고 할 수 있는 지구와 태양과의 평균 직선 거리를 우주의 단위로 규정한 것이 AU입니다.
1AU는 1.50*10^11m(즉 1억 5천만km) 입니다.
인간의 관점에서는 어머어마한 거리이지만 우주의 관점에서는 매우 작은 단위라 항성간 탐사등 천문학계에서 주로 사용합니다.
파세크 (Parsec)
일반인에게는 생소한 이 단위는 천문학자들 사이에서 일상적으로 사용되는 가장 큰 단위입니다.
1초의 시차에서 유래된 단위로서 삼각구도법을 이용하여, 별의 거리를 측정하는 관측자의 기본적인 기술을 암시하기 때문입니다.
표준 시차는 관측하는 사람이 지구 궤도와 함께 움직이는 동안, 멀리 떨어진 대상의 방향으로 6개월 사이에 움직여간 위치 변화를 말합니다.
1파세크의 거리에서 본 지구 궤도 변화 반경이 1초각의 원호를 그리도록 표준시차를 정의하고 있습니다.
태양에서 가장 가까운 항성인 센타우루스자리 알파(Centauri α)가 1파세크 이상에 위치하고 있습니다.
(1파세크는 3.26광년이며 206300AU 입니다.)
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천문단위. 광년. 파색에 대하여
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천문단위. 광년. 파색에 대하여
우리는 일상생활 속에서 거리의 단위인 m. 또는 Km.를 주로 샤용하고 있지만 그러나 이러한 단위로는 드넓은 우주를 측정하기에는 매우 한계가 있다. 밤하늘에 무수히 산재한 별들의 거리를 축정하기 위해서는 광년((LY-light year) 천문단위(AU-astronomical unit) 그리고 파색(PC-parsec)아라는 대단히 큰 단위를 사용하고 있지만 이제 우리는 우주를 측량할 수 있는 큰 범위의 단위들을 하나하나 정리해 보기로 하자.
광년((LY-light year)
광년이란 말 그대로 빛이 1년간 쉬지 않고 진행한 거리이다. 우리들이 잘 알고 있듯이 빛은 1초에 약 30만Km를 진행하는데 비교적 정확한 값은 2.99792458×105Km/sec이다. 그렇다면 1광년에 달하는 정확한 값은 초등학생 수준으로 보더라도 1년은 365일 1일은 24시간 1시간은 3,600초 광속도는 300,000Km미므로 365×24×3600×300000=9조4천6백8Km 즉, 빛은 1년에 9.468×1012Km를 진행하고 있는 것이다.
천문단위(AU-astronomical unit)
천문단위란 지구와 태양간의 평균거리로서 약 1억5천만Km이며 좀더 정확한 값은 1.496×108Km이다. 태양계의 모든 행성들은 케플러법칙에 의하여 타원운동을 하고 있는데 태양과 행성간의 거리는 근일점과 원일점 때문에 항상 일정하지 않다. 그래서 천문단위는 지구와 태양 사이에 평균거리를 적용하고 있으며 천문단위 1au=1.496×108Km이다.
태양계 행성 거리지수
|
천 체 |
태양과의 거리 |
AU |
|
태 양 |
- |
- |
|
수 성 |
5.79×107Km |
0.381 |
|
금 성 |
1.082×108Km |
0.723 |
|
지 구 |
1.496×108Km |
1.000 |
|
화 성 |
2.279×108Km |
1.523 |
|
목 성 |
7.783×108Km |
5.202 |
|
토 성 |
1.4269×109Km |
9.538 |
|
천왕성 |
2.8709×109Km |
19.24 |
|
해왕성 |
4.49707×109Km |
30.06 |
|
명황성 |
5.91352×109Km |
39.53 |
파색(PC-parsec)
천문단위는 태양계와 같이 비교적 작은 범위에서 적합하고 광년은 먼 거리에 관한 단순한 거리개념이지만 실용단위는 아니다. 그래서 실제 별과 별의 거리를 산출하기 위해서는 파색이라는 또 다른 단위를 도입하게 되는 것이다.
1파색의 값을 얻기 위해서는 태양에서 지구까지의 거리 1au와 그리고 1au의 연주시차 1초의 간격을 기준하고 있는 것이다. 여기서 1초란 시간의 단위가 아니라 각 1/3600도 라는 점을 주목하면서 아래 그림을 참고해 보자.
위 그림에서 변 A는 태양과 지구 사이의 거리이며 각 b는 연주시차의 의한 아주 작은 미세각이다. 위 그림은 겉보기에는 직사평형으로 보이지만 사실은 변 C가 미세각의 의한 기울기를 갖고 있으므로 변 B와 C는 평행선이 아니다. 따라서 위 그림은 무한에 가까운 아주 기다란 이등변삼각형으로 보아야 한다. 이제 우리는 삼각합수 원칙에 의하여 변 A를 알고 각 a를 알면 변 B의 길이를 구할 수 있는데 변 B가 바로 1파색인 것이다. 여기서 각 b는 미세각으로 1초=1ㅇ/3600로 규정하고 있다. 그러므로 각 a=180-(90+1/3600)=89.99972222ㅇ이다.
이를 다시 정리하면 A는 1.496×108Km a는 89.99972222ㅇ이므로 삼각함수 원칙에 의하여 변 B=au*tan_a⍬이며 tan_a⍬=206263.1561이다. 따라서
B=1.496×108×206263.1561=3.085696816×1013km가 된다. 이 거리는 광년으로 약 3.26ly이고 천문단위로는 약 206263au가 되는 것이다.
1파색이란 우리 인간들로서는 도무지 상상할 수 없는 먼 거리이지만 그러나 드넓은 대우주공간애서는 아무런 가치가 없다. 현재 태양계가 속에 있는 우리은하의 직경은 약 10만 광년이라고 한다. 파색은 오로지 태양계와 같은 작은 범위의 공간에서 그 실효성이 있을 뿐이며 사용범위는 100파색을 넘지 말아야 한다.
우주는 끝이 있는가?
*우주의 구조
*천문학은 우리 영혼이 위를 바라보게 하면서
우리를 이 세상에서 다른 세상으로 이끈다. -플라톤
>병 속의 파리
우주는 끝이 있는가?
이것은 인류의 두뇌를 아주 오랫동안 괴롭혀온 질문이다. 현대천문학도 아직까지 이 질문에 명쾌한 답을 내놓지 못하고 있다.
무릇 끝이란 말은 시작이 있다는 뜻이며, 그 끝에서 또 다른 무엇이 시작된다는 의미를 내포하고 있다. 현실 세계에 존재하는, 그리고 우리가 체험하는 모든 사물에는 시작과 끝이 있다. 즉 유한하다는 말이다. 무한이란 상상 속에 존재하는 관념일 뿐이다.
그렇다면 우주라는 사물에는 끝이 있는가? 우선 상식적으로 생각할 때, 이 우주에 끝이 있다는 것도 모순이요, 끝이 없다는 것도 모순으로 보인다. 우리의 경험칙으로 볼 때 끝이 없다는 상태도 상상하기 어렵고, 끝이 있다면 또 그 바깥은 무엇이란 말인가?
나는 이 문제를 생각할 때마다 늘 떠오르는 한 상황이 있다. 그것은 투명한 유리병 속에 갇혀 있는 한 마리 파리다. 파리의 눈에는 병 밖의 풍경이 보인다. 그래서 파리는 그 공간으로 날아갈 수 있다고 믿는다. 자신과 그 풍경을 가로막고 있는 유리가 파리의 지능으로는 인식되지 못하기 때문에 파리는 한사코 날아가려고 날개를 파닥이는 것이다. 헛되이.
이 상황이 바로 우주 속에 인간이 처해 있는 상황이 아닌가 하는 생각이 든다. 한 뼘도 안되는 인간의 두뇌에 어찌 한계가 없겠는가. 하지만 우리가 가진 거라곤 그것밖에 없고, 또 인간은 스스로 성찰할 수 있는 능력을 지니고 있기 때문에, 그 능력에 기대어 우주의 한계를 궁리할 수밖엔 없는 노릇이다.
>유한하지만 경계는 없다
우리의 상상을 우주 끝으로 날려 보내기 전에, 이 우주란 공간의 대체적인 현황을 간략하게나마 살펴보는 게 조금 도움이 될 듯싶다.
우리가 우주라 할 때, 그 우주에는 공간뿐 아니라 시간까지 포함되어 있다. 즉, 우주는 아인슈타인이 특수 상대성 이론에서 밝혔듯이 4차원의 시공간인 것이다. 우주라는 말 자체도 그렇다. 중국 고전 <회남자(淮南子)>*에는 ‘예부터 오늘에 이르는 것을 주(宙)라 하고, 사방과 위아래를 우(宇)라 한다’는 말이 있다. 말하자면 이 우주는 시공간이 같이 어우러져 있다는 뜻이다. 영어의 코스모스(cosmos)나 유니버스(universe)에는 시간 개념이 들어 있지 않다. 동양의 현자들은 이처럼 명철했던 것이다.
이 우주라는 시공간이 시작된 것이 약 138억 년 전이라는 계산서는 이미 나와 있다. 얼마 전까지만 해도 137억 년이라 했지만, 유럽우주국(ESA)이 우주 탄생의 기원을 찾기 위해 미 항공우주국(NASA) 등과 협력해 2009년에 발사한 초정밀 플랑크 우주망원경의 관측 자료를 토대로 계산한 결과, 우주의 나이가 지금까지 알려진 것보다 약 8천만 년 더 오래된 것으로 분석되어 138억 년으로 상향 조정된 것이다.
이 우주의 나이에 딴죽을 거는 과학자들은 거의 없다. 138억 년 전 ‘원시의 알’이 대폭발을 일으켰고, 그것이 팽창을 거듭하여 오늘에 이르고 있다는 이른바 빅뱅 우주론이다.
우주의 진화 과정을 여기서 세세히 얘기할 수는 없는 일이지만, 거칠게 뭉뚱거려 말하자면, 빅뱅으로 나타난 엄청난 물질들이 별을 만들었고, 은하를 만들었고, 별들이 세계에 존재하는 원소들을 만들었으며, 우리 인간이 그 별의 물질에서 몸과 마음을 얻어 존재하게 되었다는 게 한 줄짜리 우주의 역사가 되겠다.
우리은하에만 해도 이런 별, 즉 저 태양과 같은 항성이 약 2천 억 개 정도가 있고, 또 이런 은하가 전 우주에 약 2천 억 개 있는 걸로 알려져 있다. 그래서 얼추 별의 총개수를 계산해보면 약 400해라는 수치가 나온다. 이는 4 다음에 0 이 22개나 붙는 수로서, 지구상의 모든 모래알 수보다 많은 것이다.
그런데 문제는 그뿐 아니다. 이 우주가 지금도 쉼없이 팽창을 계속하고 있다는 것이다. 허블의 법칙*에 따르면 천체의 후퇴 속도는 거리에 비례하여 빨라진다. 멀리 떨어진 천체일수록 더 빨리 멀어진다. 그런데 천체가 멀어지는 것은 그 천체가 실제로 달아나는 것이 아니라, 그 사이의 공간이 확대되는 것이라고 한다. 마치 풍선 위에 점들을 찍어놓고 풍선에 바람을 불어넣으면 점들 사이가 멀어지는 것과 같은 형국이라는 것이다. 그러니 우주 속의 모든 천체들은 서로에게 기약 없이 멀어져가고 있는 것이다. 싸우고 삐친 아이들처럼.
어쨌든 망원경을 이용하여 관측이 가능한 우주의 범위는 약 130억 광년이다. 이곳까지를 우주의 경계라고 한다면, 우주는 약 130억 년 전에 생성된 것으로 볼 수 있다. 가장 멀리 떨어진 우주의 경계 지역은 최대로 빛의 속도로 멀어지고 있다. 따라서 130억 광년의 경계 부근에서 관측된 천체들은 우주 탄생 초기의 모습을 그대로 간직하고 있을 것이다.
우주의 나이가 138억 년이니까, 지금 우주의 크기는 반지름이 138억 광년이 된다는 뜻이다. 그렇다면 지름은 276억 광년이란 얘긴데, 초창기에는 빛보다 더욱 빠른 속도로 공간이 팽창했기 때문에 지금 우주의 지름은 약 950억 광년에 이른다. 우주에서 가장 빠른 초속 30만km의 빛이 950억 년을 달려야 다 가로지를 수 있는 거리이니 참으로 상상하기 힘든 크기다.
여기서 당연히 이런 의문이 고개를 들 것이다. 그렇다면 우주도 유한하다는 얘기네. 그렇다. 현대천문학은 우주의 구조에 대해 이렇게 말한다.
-우주는 유한하지만, 그 경계는 없다.
이게 무슨 뜻인가? 우주의 지름이 950억 광년으로 유한하지만, 그 경계는 딱히 없다는 뜻이다. 곧, 아무리 가더라도 그 끝에 닿을 수가 없다. 왜? 우주에는 가장자리란 게 존재하지 않으니까.
이런 얘기를 들으면, 누구나 ‘어찌 그럴 수가?’ 하는 의문을 갖지 않을 수 없다. 현대 우주론자들은 다음과 같이 답한다. 우주는 3차원 공간에 시간 1차원이 더해진 4차원의 시공간으로 휘어져 있어 중심도 경계도 없다. 2차원 구면이 중심이나 경계가 없는 것과 같은 이치다.
좀더 이해하기 쉽도록 지구라는 구면을 생각해보자. 어느 지점도 중심이랄 수 없지만, 모든 지점이 다 중심이기도 하다. 개미가 무한 시간을 걸어가더라도 이 구먼의 끝에 다다를 수 없다. 그처럼 우주 역시 중심도 경계도 없다. 공간 속의 모든 지점은 동등하다. 신 앞에 모든 것은 공평하다고 하는 것이 바로 이를 두고 한 말인지도 모른다.
그런데 공간이 휘어져 있다는 것은 도대체 무슨 뜻인가? 그것은 우주가 물질을 담고 있기 때문에 중력장을 형성하는데, 아인슈타인의 중력장 이론에 따르면 빛이 중력장을 지날 때 휘어진 경로를 지난다고 한다. 이는 관측으로도 입증된 사실이다. 아인슈타인은 빛의 경로가 직선이 아니고 휘어진다면 이는 곧 공간이 휘어져 있기 때문이라고 보았다. 빛의 경로는 공간의 성질을 드러내준다, 이렇게 본 것이다. 놀라운 착상이 아닐 수 없다. 그래서 아인슈타인은 ‘오직 빛만이 우주공간의 본질을 밝혀주는 지표’라고 말했다.
미국의 물리학자 존 휠러는 물질과 공간의 관계를 “물질은 공간의 곡률을 결정하고, 공간은 물질의 운동을 결정한다”라는 말로 표현했다.
이처럼 우주의 시공간은 휘어져 있기 때문에 무한 사정거리의 총을 발사하면 그 총알은 우주를 한 바퀴 돌아 쏜 사람의 뒤통수를 때린다는 것이다. 그 사람이 그때까지 살아 있기만 한다면 말이다. 뫼비우스 띠는 안팎의 구분이 없다. 말하자면 우주는 3차원의 뫼비우스 띠라고 볼 수 있다. 우주 공간이 평탄하게 보이는 것은 3차원의 존재인 우리가 휘어져 있는 시공간을 감득치 못해서 그렇다는 얘기다.
이처럼 우주는 중심도 가장자리도 없는 4차원 시공간이다. 내가 있는 이 공간이 우주의 중심이래도 틀린 말은 아닌 셈이다. 말은 막상 이렇게 하지만 나 역시 이해가 되는 듯 마는 듯 여전히 알쏭달쏭하다.
>푸앵카레의 추측
우주 구조에 관련된 이 내용을 더 깊이 이해하려면, ‘푸앵카레의 추측’을 자세히 들여다봐야 한다. 우주의 구조를 파악하는 데 중요한 열쇠가 되는 ‘푸앵카레의 추측’은 프랑스가 낳은 불세출의 수학자 앙리 푸앵카레가 1904년에 세상에 툭 내던진 것이었다. 추측이란 말 그대로 추측일 뿐, 증명된 것은 아니다.
그가 문제를 제기한 이래 100년간 수많은 수학자들이 매달려 씨름했지만 아무도 풀지 못한 난제 중의 난제였다. 도대체 무슨 문제길래 지구상의 기라성 같은 수학 천재들이 한 세기 동안 끙끙거리면서도 못 풀었단 말인가? 인간 지성의 무기력함에 한숨이 나올 법도 하다.
문제는 단 한 줄짜리다. 하지만 그 뜻은 심오하다. 이런 내용이다. - "단일연결인 3차원 다양체*는 3차원 구와 위상동형이다." 이른바 위상 기하학*의 얘기다.
이 난해한 '추측'의 뜻부터 좀 풀이하자면, '어떤 닫힌 3차원 공간에서 모든 폐곡선이 수축되어 한 점이 될 수 있다면 이 공간은 반드시 3차원 원구(圓球)로 변형될 수 있다'라는 뜻이다.
그래도 무슨 말인지 얼른 알아들을 수 없다. 좀더 구체적으로 설명하자면, 광속의 우주선 꽁무니에 무한 길이로 풀리는 끈을 하나 매달고 전 우주를 헤매고 다닌 후 지구로 귀환했다고 칠 때, 그 꽁무니 끈(폐곡선)이 무엇에도 걸리지 않고 모두 회수될 수 있다면 우주선이 헤매 다닌 공간은 3차원 구와 같다는 뜻이다.
이 푸앵카레의 추측은 1세기 동안 수많은 수학자들이 도전했지만 풀지 못한 100년의 난제였다. 이것을 해결하는 사람에게는 100만 달러 상금을 준다는 현상까지 붙었지만 미해결인 상태로 1세기가 흘러갔다. 그러다가 몇 년 전, 그레고리 페렐만이라는 러시아의 한 괴짜 수학자가 그 증명에 성공했다.
그해(2006년) 미국의 ‘사이언스’ 지는 올해의 과학 뉴스 1위로 주저 없이 '푸앵카레의 추측 해결'을 꼽았다. 하지만 페렐만은 수학의 노벨 상이라 불리는 필즈 상도, 100백만 달러 상금도 필요없다고 모두 거부했다. 증명이 인정됐으면 그것으로 족하는 것이다.
이 40대의 독신 수학자는 교사 출신의 노모가 받는 쥐꼬리 연금과 코딱지만한 아파트에 얹혀살면서도 “난 내가 필요한 건 다 갖고 있어!” 큰소리치며 상금을 거부했다니, 그 엄마의 속은 어땠을까 심히 궁금하다. 외출도 거의 하지 않고 백수로 지내면서, 유일한 취미로 가끔 근교 숲으로 버섯 따러 다닌다고 한다. 거의 파이(π) 같은 초월수 수준의 인물이라 하겠다.
어쨌든 우주의 구조와 얽혀 있는 우주의 끝 문제에 대해선 이렇게 정리해두는 게 현재로선 최선인 듯싶다.
-우주는 유한하지만 그 경계는 없다.
아, 공간이란 것도 우리에겐 이처럼 난해한 것이구나. 우리는 어쩌면 병 안에 갇혀 있으면서도 갇힌 줄 모르는 한 마리 파리인지도 모른다. *
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*회남자(淮南子) 중국 전한(前漢)의 회남왕(淮南王) 유안(劉安: 기원전 179～122)이 유학자들과 함께 지은 잡가서(雜家書). 주로 노자와 장자의 학설에 의거하여 우주・만물의 생성이나 소멸, 변화의 근원인 도와 자연 질서 및 인사의 대응을 논했다.
*허블의 법칙 1929년 미국의 천문학자 허블이 발견한 법칙으로, 속도·거리 관계라고도 한다. 몇 개의 은하를 제외하면 대부분의 은하들이 우리은하로부터 멀어지고 있는데, 이때 후퇴 속도(Vr)와 은하까지의 거리(r)사이에는Vr=Hr의 관계가 성립한다는 것이다. 여기서 H를 허블 상수라 하며, 먼 곳에 있는 은하의 후퇴 속도를 측정하면 은하까지의 거리를 구할 수 있다.
*다양체(多樣體) 매니폴드(manifold)라고도 한다. 국소적으로 볼 때 유클리드 공간과 닮은 도형을 말한다. 즉, 다양체의 임의의 점 근처의 공간은 유클리드 공간과 비슷하지만, 다양체의 전체적인 구조는 유클리드 공간과 다른 구조를 가지고 있을 수 있다. 예를 들어, 구면은 충분히 가까이에서 보면 평면(2차원 유클리드 공간)과 같게 보인다. 하지만 구면 전체의 구조는 평면과는 다른 구조를 가지고 있고, 예를 들어서 구면에서 점이 한 바퀴 돌아 원래 위치로 돌아오는 것은 평면과는 다른 성질이다.
*위상 기하학 도형이나 공간이 가진 여러 가지 성질 가운데 특히 연속적으로 도형을 변형하더라도 변하지 않는 성질을 연구하는 기하학이다. 예컨대 평면상에 그려진 삼각형과 원은 보통의 기하학에서는 완전히 별개의 도형이지만, 토폴로지에서는 같은 종류의 도형이라 생각한다. 삼각형을 차츰 부풀려 변형해가면 마침내 원이 되기 때문이다. 이와 같이 연속적인 변형에 의해 하나의 도형이 다른 도형으로 옮아갈 때, 토폴로지에서는 그 2개의 도형을 같은 종류라고 생각한다.
시간넉넉할때.....읽어보시면 아주 흥미로울 것 같아요..^^
-사진참고-
NGC 다큐멘터리 <우주의 미스터리, 우주 끝을 찾아서>
네이버 캐스트 : 오늘의 과학 < 태양의 신비로움 >
-참고문헌-
브라이언 그린의 < 우주의 구조 : 시간과 공간, 그 근원을 찾아서 >
브라이언 그린의 < 엘리건트 유니버스 >
사이먼 싱의 < 사이먼 싱의 빅뱅 >
과학 대백과 - 우주의 수수께끼
신비한 TV 서프라이즈 - 익스트림 서프라이즈
다음 인터넷기사 과학부문
네이버 백과사전
1.달
먼저 우리에게 친숙한 달이에요. 달은 지구보다 태어난 연도가 오래되었다고 해요
지구와 달 사이는 우주선으로 3일정도밖에 걸리지 않는 상당히 가깝게 느껴지는 곳이죠
하지만 달에 착륙하는건 우리가 생각하는만큼 쉬운 일이 아니랍니다
달에 착륙을 시도한 우주인은 수십명에 육박하지만, 실제로 달에 발자국을 찍은
우주인은 12명에 불과한다고 해요.
이건 1960년대에 최초로 달에 착륙한 아폴로 11호에요.
밑에 있는 발자국은 암스트롱이 처음 달에 와서 찍은 발자국이 아직도 남아있어요
달에는 대기가 없어 발자국을 지울수가 없기 때문이죠. 어쩌면 지구가 멸망할때까지
이 발자국은 남아있을지도 모른다고 해요!
그리고 달에는 여러가지 신비한 미스터리들이 있는데요
그중에서 " 달 공동설 " 에 관해 설명해드리려고 해요
예전에 다른 아이디로 이 주제에 대해 이야기한적이 있는데
자세히 서술하지 못해서 아직 많은분들이 알지는 못하시는것같아요
그래서 이번엔 제 특유의 그림법으로 쉽게 설명해드릴게요
먼저 " 달 공동설 " 이란,
달이 속이 텅 빈 공으로 이루어져 있다는걸 말해요.
즉 우리가 생각하는 달은 이렇게 핵이 존재하는 달인데
실제 달은 이렇지 않을수도 있다는거죠.
그럼 어떤 모양일 것이냐?
이렇게 속이 텅 비었을거라고 생각하는거죠
왜 그렇게 생각하냐면요
나사에서 달의 내부를 연구해보기 위해
달에서 충격파 실험을 했대요 충격이 어떤 방식으로 전해지는지
달의 내부가 액체라면 충격파가 잘 전해지지 않는다는건
지구과학 시간에 배우셨을거라고 믿어요
빨간색 선이 충격파인데요
원래 달이 지구같이 이루어진 땅이라면 충격파가 이렇게 전해져야 한대요
헌데 실제 연구결과로는 충격파가 이렇게 전해졌대요
마치 속이 텅 빈 종을 때렸을때와 똑같이
충격파가 표면을 따라서 흘러갔다고 해요. 신기하지 않나요?
현재 이 현상에 대해선 증명된게 없지만
과학자들 사이에선 달 공동설은 별로 유력하지 않은 가설일거라는 말이 많아요
왜냐면, 달도 중력이 있는데 그 중력이 속이 텅 비어있다면 생길수가 없다는거죠
그냥 달의 신비함 정도로만 알고계시면 될거에요
서프라이즈에서는 달이 진짜로 비어있다고 방송했지만 사실이 아닙니다
또 한가지, 여러분은 보름달이 지구에 어떤 영향을 미치는지 아시나요?
보름달이 뜬 날은 지구에 여러가지 신비한 일들이 일어나게 되요
1. 일단 미국의 과학전문사이트인 라이브사이언스 라는 곳에선
보름달이 뜨는 날에 동물병원 응급실로 실려오는 개와 고양이가
평소보다 28% 많다고 해요. 자세히 말하자면 개는 23%, 고양이는 28%라고 합니다
2. 2001년에는 사람이 동물에 물리는 사건이 늘어나고, 경찰에 입건되는
범죄자의 수도 늘어났다고 해요. 그래서 영국 당국에서는 보름달이 뜨는 날은
경찰의 순찰인력을 좀더 강화한다고 해요. 게다가 바닷가의 쓰레기 양도
증가한다는 결과도 있다네요.
3. 영국 리즈 대학의 조사결과에 따르면 영국 보건소의 진료 횟수는
보름달이 뜨는 날을 주기로 늘어났다 줄어들었다 한다고 해요.
게다가 천식, 중풍 환자들이 보름달이 뜨는날 가장 많이 실려오고,
가장 심한 반응을 보인다고 해요
4. 미국 뉴욕에 있는 14만건의 출생기록을 조사했을때, 달의 공전주기중
보름달이 뜨는날 태어난 아이들이 가장 많다고 해요.
약 4만명의 아이들이 한달중 보름날에 태어났다고 합니다
유일하게 과학적 근거가 있는 주장인데요, 달의 조명도가 배란에 영향을 미쳐
임신가능성을 높여준다고 합니다.
5. 미국 조지아 주립대학 연구진이 성인남녀 694명을 대상으로 조사한 결과
보름날에 음주량과 식사량을 조사해 본 결과 식사량은 평소보다 8% 증가하고
음주량은 평소보다 26% 감소한다고 합니다.
2.금성
샛별이라고도 불리는 태양계에서 가장 밝은 행성, 금성이에요
금성은 지구와 중력, 크기가 거의 비슷해요.
그림에서 보이는 바와 같이 금성은 두꺼운 구름층에 쌓여있기 때문에
태양빛을 대부분 반사하게 되요. 때문에 태양계에서 가장 밝게 보여요
헌데 저 구름은 황산성분이 다량 함유되어 있는 이산화탄소 구름이에요
황산은 지구의 3대 강산 (염산, 질산, 황산) 중의 하나에요
얼마전 중국에서 여성에게 황산을 투척한 사건이 발생했었죠? 바로 그 성분이에요
염산보다 더 강한 산성을 띄고 있답니다.
밝고 아름다운 표면에 비해 어둡고 뜨거운 금성의 표면 사진이에요
금성의 평균 온도는 500도에요. 여기다가 삼겹살을 가져가면 그냥 공기중에 놔두기만 해도
불에 타서 없어져버릴거에요. 게다가 사진에 보이는 화산활동으로 인해 생기는 열은
금성 밖으로 빠져나가지 못해요. 두꺼운 대기층이 있기 때문이죠
따라서 금성은 가면 갈수록 더 뜨거워지는 별이 되는겁니다.
이건 금성의 표면을 탐사하려고 왔다가 너무나도 혹독한 금성의 환경을
이겨내지 못하고 망가져버린 금성의 탐사선 베네라에요
소련에서 발사한 탐사선이었죠. 황산 대기를 통과하면서 망가졌다고 해요
3. 수성
태양에 너무나도 가까이 다가가버린 비운의 행성 수성이에요
태양계의 행성중 가장 작고, 가장 온도차가 심한 행성이에요
밝은 부분은 태양빛을 정면으로 받고있는 수성의 낮이고, 어두운 부분은
태양빛이 전해지지 않는 수성의 밤인데요, 밤에는 영하 170도까지 내려갔다가
낮에는 400도를 넘나들게 되요. 즉 수성은 얼었다 녹았다를 반복하는 행성이죠
이렇게도 온도차가 심한 이유는 수성에 대기가 없기 때문에 태양의 열을
그대로 받고 그대로 보내버리기 때문입니다
이건 수성의 탐사선 메신져호에요. 이 탐사선이 재밌는 사실을 알아냈는데요
수성의 중력이 크기에 비해 강하다고 해요. 보기보단 무겁다는 말이에요
이걸 근거로 여러 우주학자들은 수성이 원래 엄청나게 큰 별의 핵 부분이었는데
그게 다른 행성과 충돌하면서 중심 핵 부분만 남기고 나머지는 다 방출하게 되고
남은 핵 부분이 수성일 것이라고 해요
4. 태양
지구 생명의 근원, 우리에게 가장 친숙한 별 태양이에요
예전부터 태양은 신의 얼굴에 가장 가까운 형상이라고 숭배되어 왔었죠
우린 전적으로 태양에 의지해 살아가게 됩니다
태양과 지구는 1억 5천만 km의 거리를 두고 있어요. 빛으로는 약 8분정도 걸리고,
비행기로는 20년을 날아야 갈수 있는 거리에요.
태양은 지구 100만개를 합친것보다 커요. 또 태양계에 있는 모든 물질 질량의 99.8%를
태양 혼자서 차지하게 되요. 우주에서 무겁다는건 중력이 강하다는걸 의미해요
이렇게 중력이 강해야 엄청나게 먼 거리에 있는 행성들이 태양을 중심으로 돌게되는거죠
태양의 에너지는 수소의 핵융합으로 인해 생기게 되요.
핵융합이란 쉽게 말하자면 핵과 핵이 뭉치면서 생기는 열을 이용하는 에너지방식이죠
수소가 핵융합을 하면 헬륨이라는 기체가 생성되는데요, 만약 태양에 있는
수소를 전부 사용하게 된다면 그건 곧 태양의 죽음을 의미하게 되요.
헬륨은 에너지를 전혀 생성할수 없기 때문이지요.
이건 홍염이라고도 하고, 프로미넌스라고도 하는 태양의 불기둥이에요
강한 전자와 뜨거운 열기가 합쳐져서 생기는 아주아주아주 뜨거운 고리죠
저 고리 안으로는 지구 4~5개를 넣을수 있을만큼 아주 큰 불기둥이에요
이 홍염 1개는 지구의 화산 1000만개에 버금가는 에너지를 매초 방출합니다
인류가 지금까지 생산한 에너지는 이 홍염이 1초동안 생산한 에너지보다 훨씬 더 적습니다
홍염이 솟구치는 자리에는 상대적으로 온도가 낮아 검게 보이는 부분이 있어요
이게 바로 우리가 잘 아는 흑점이죠. 헌데 이 흑점이 온도가 낮다고 해서
별로 뜨겁지 않을거라고 생각하시는분들이 많아요. 이 흑점은 지구에 있는
그 어떤 물질보다도 더 뜨거운 곳이에요.
흑점이 많으면 태양폭발이 활발하다고 하죠? 흑점이 많다는건 거기서 나오는 홍염이 많다는 소리고
홍염이 많다는건 그만큼 폭발이 활발하다는 소리죠.
태양에 대해 좀더 자세하게 파고 들어가봅시다
1. 태양의 크기, 질량, 온도
태양은 현재까지 45억 6천만년동안 뜨겁게 불타고 있는 별이에요
태양의 지름은 140만Km로 지구 지름보다 109배 더 깁니다.
그리고 질량은 태양계에 있는 모든 행성을 합친 양의 700배 정도 됩니다.
태양은 표면온도가 평균 6000도 입니다
보통 철의 녹는점이 1500도 정도이니, 6000도라는 온도는 아주 높은 온도라고 할수 있죠
헌데 태양의 중심은 1500만도가 넘습니다. 온도가 이정도로 올라가게 되면
플라즈마라는 상태에 도달하게 됩니다. 플라즈마는 고체 액체 기체에 이어
제 4의 물질상태라고 불리우는 상태에요. 자세히 한번 살펴보죠
사실 아주 어려운 분야이니 그냥 이런 물질상태가 있다는 것만 알아둔다면
여러분은 지식 훈녀가 될수 있어요.
먼저 플라즈마란?
모든 물질은 " 원자 " 로 이루어졌다는건 여러분도 다 아실거에요
헌데 원자 하나엔 원자만 딸랑 있는게 아니랍니다.
원자 주변엔 전자라는것이 돌고있습니다. 마치 태양 주변을 지구가 도는것처럼요
이렇게 말이죠
가운데의 올리브색이 원자고, 옆의 파란색 동그라미들이 전자입니다
모든 원자는 이런 기본 형태를 띄고 있답니다.
이런 원자가 여러개 모여 분자가 되는거고, 그 분자들이
고체와 액체, 기체 상태를 나타내게 되는건데요
엄청나게 뜨거운 열과 압력을 가해주면 원자와 전자가 나눠지게 됩니다.
이러한 상태로 말이죠
이런 플라즈마 상태를 만드려면, 1억도 이상의 열이 필요하다고 합니다.
사실 현재 인간의 기술로 1억도 이상의 온도를 올리는건 불가능하죠.
한줄요약 : 플라즈마는 고체,액체,기체를 이루는 분자를 또 쪼갠 원자를 또 쪼갠것이다.
2. 태양의 에너지
태양의 에너지는 태양 핵 내부에서 핵융합 반응이 일어나며 만들어집니다.
태양의 핵 온도는 위에서 적었듯이 1500만도 정도이며, 기압은 1억도 정도 된다고 합니다.
태양은 수소와 헬륨으로 이루어졌다는 사실 알고 계시죠?
이 수소가 1초에 7억톤씩 융합하면서 엄청난 에너지를 방출합니다.
태양의 에너지가 얼마나 크냐면요
1초에 지구에 닿는 태양열량을 석탄으로 환산하면 200만톤을 태워야 한다고 해요
헌데 지구에 닿는 태양에너지는 실제 태양에너지의 22억분의 1밖에 되지 않습니다.
즉, 태양에서 사과 22억개를 던지면 실제로 오는 양은 1개 정도밖에 되지 않는다는 소리죠.
태양은 1초에 430만톤의 에너지를 열과 빛으로 방출하고, 100만톤의 에너지를 태양풍으로 보냅니다
3. 태양의 미래
태양풍에 관해서는 이따가 밑에서 설명할 예정입니다
헌데, 7억톤을 태워서 만들었는데 실제로 밖으로 내보내는 에너지는 530만톤밖에 되지 않네요?
나머지는 어디로 가는걸까요? 나머지는 점점 태양 내부에 축적되게 됩니다.
태양 내부에 축적되지 않고 다 뱉어낸다면 태양은 12경년( 1조x1만x 12 ) 이상 불타오를수 있다고 합니다.
하지만 태양의 수명은 알려진게 123억년 정도라고 하죠.
태양이 시간이 지날수록 어떻게 변하는지 봅시다
태양은 75억년 후에 이렇게 엄청난 크기로 팽창하게 됩니다.
이때는 수성과 금성은 사라지고 지구가 태양에서 가장 가까운 행성이 됩니다
저때의 지구에선 인간을 찾아볼수 없게 됩니다. 현재의 금성과 비슷하거나
더 뜨겁고 무서운 죽음의 행성이 될 확률이 99.99% 입니다
78억년 후 태양은 지구와 화성까지 삼키게 됩니다. 이제 태양의 남은 수명은 10억년 정도입니다
남은 10억년동안 태양은 마지막 에너지를 불태우며 더욱더 크기를 불립니다
이때의 태양은 지금의 태양보다 5000배에서 10000배정도 밝고,
지름도 현재의 태양보다 430배 정도로 커지게 됩니다.
이런 거대한 태양은 10만년 정도 지속되다가, 더이상 태울 에너지가 없어
자기 몸에 있는 에너지를 방출하며 점점 수축하기 시작합니다.
이제 태양은 다 죽어가는 별이나 마찬가지입니다. 태양의 크기는 지구정도밖에 되지 않지만
질량은 현재 태양의 60% 정도입니다. 이정도의 별을 백색왜성 이라고 하고요
백색왜성의 밀도는 아~~~~~~~~~주 엄청납니다
각설탕 하나정도의 질량이 1g 이라면 백색왜성에서는 30~40만톤 정도로 측정이 됩니다.
그나마 남아있던 탄소마저 전부 타버리고, 백색왜성은 흑색왜성으로 변하고 맙니다
흑색왜성은 다시 성운을 이루게 되고, 성운은 다시 별의 탄생을 이루게 됩니다
별의 순환이라고 볼수 있지요
4. 태양의 여러가지 모습들
1. 태양을 지나고 있는 수성
태양의 7시 방향쪽에서 2시 방향쪽으로 점이 4~5개정도 찍힌게 보이나요?
저게 바로 수성이랍니다. 태양 - 수성 - 지구 순서대로 있을때 저런 모습이 보인답니다.
2. 태양을 지나고 있는 금성
금성은 실제로 달보다 4배정도 큰 행성이지만,
금성이 달보다 훨씬 멀리 떨어져있기 때문에 저렇게 작게 보인다고 하네요.
헌데 이렇게 금성이 태양 앞을 지나는 현상이 아주 드문 현상이라는거 아세요?
21세기에 들어서 2004년에 처음 관측되고, 2012년에 한번 나타날 예정이라고 하네요
2012년에 못보면 2117년에 나타나니, 이때 못보면 죽을때까지 못보는거나 마찬가지에요
3. 태양을 1년동안 똑같은 장소에서, 똑같은 시간에 찍은 사진입니다
8자를 그리면서 운동하는걸 보여주고 있습니다
4. 개기일식의 사진이에요
원래 개기일식은 태양의 전부가 가려져야 하지만 울퉁불퉁한 달 표면의 특성상
빛이 전부 가려지지 않고 이렇게 뒤로 나오게 됩니다.
꼭 다이아몬드 반지 같지 않나요?
5. 혜성
혜성은 태양 둘레를 타원형으로 돌고 있는 천체에요. 커다란 얼음덩어리가
태양에 가까워지면서 녹았다가, 다시 태양에서 멀어지면서 얼기를 반복하는 거죠
혜성의 중심부는 얼음으로 이루어진 돌덩이인데요, 이 돌덩이가 태양에 가까워지면
점점 녹아서 꼬리가 길어졌다가 태양에서 멀어지면 다시 돌덩이로 얼기 시작하면서
꼬리가 짧아지게 됩니다.
이게 바로 혜성의 중심부인데요, 주변에 보이는 검은 모래같은 것들은 유기물들이에요
유기물은 생명의 씨앗이라고도 볼수 있어요. 고대 지구에 이런 행성들이 부딪히면서
생물이 자라는데 필요한 유기물들을 제공하고, 그 생물들이 지구의 여러 동물로
발전하게 됬을거라는 설이 상당히 신빙성 있는 가설로 인정받고 있어요.
즉 혜성은 인간의 정자......라고 할수 있겠죠?
헌데 이런 혜성이 다시 지구에 충돌하게 된다면 어떻게 될까요?
인간은 공룡처럼 흔적도 없이 사라져 버릴지도 모릅니다
6. 화성
가장 생명이 있었을 확률이 높은 행성으로 분류되는 화성이에요
화성엔 대기가 있긴 하지만, 너무나도 희박한 양의 산소와 너무나도 높은 이산화탄소
농도 때문에 생명이 살기에는 적합하지 않은 행성이에요
또 화성에 생명이 살수 있으려면, 화산활동 등이 일어나서 땅에 있는 수증기나
유기물등을 지표로 꺼내줘야 하는데, 화성은 현재 화산활동이 너무나도 없어서
생물이 살기에는 불가능한 환경이라고 볼수 있습니다
이건 올림푸스 산이에요. 높이가 에베레스트산의 3배정도 되는 곳이죠
이건 과거에 화성에 엄청난 화산활동이 있었다는 증거가 되는거죠
이건 올림푸스산의 꼭대기 부분이에요. 분화구가 아주 크죠?
저 분화구 밑에 마그마가 있을지 없을지는 아무도 모릅니다. 현재 기술로는
저 산에 올라가는것마저 버겁기 때문이지요
이건 화성에 있는 협곡이에요. 미국에 있는 그랜드캐니언과 흡사하지 않나요?
하지만 이 협곡에 비하면 그랜드캐니언은 이마에 있는 주름정도밖에 되지 않을정도로
미약한 곳이랍니다. 평균 7~8000m의 높이로 된 곳이기 때문이죠.
7. 소행성대
화성과 목성으로 가는 길 사이에는 엄청나게 많은 소행성들이 있어요
수천만개에서 수억개에 달하는데요, 이 크기들이 아주 어마어마하답니다
작은건 500m에서 큰건 400~500km까지 된답니다
이건 지름이 30km정도 되는 소행성이에요. 표면에 거대한 구멍이 보이시죠?
소행성과 소행성이 부딪히면서 생긴 구멍이지요.
이건 윗 사진에 나온 소행성에 부딪혀서 떨어져버린 탐사선이에요
해왕성으로 가던 탐사선이 화성과 목성 사이를 가다가 너무나도 많고 빠른
소행성에 충돌한 거죠. 소행성의 속도는 시속 8만km정도 되는 속도이기 때문이죠
8. 목성
목성은 태양계에서 가장 큰 행성이에요. 지구의 천배 이상 큰 행성이죠
헌데 목성이 물에 뜬다는 사실 아세요? 목성은 기체로 이루어진 행성이라서 부력이 큽니다
그리고 목성으로 들어갔다가는 끝도 없이 안쪽으로 빨려들어가게 됩니다. 목성은
표면대지가 없는 기체행성이라 목성의 핵까지 끌려가게 되는거죠
목성의 표면이 참 아름답지 않나요? 하지만 이 표면은 목성에 있는 대기가
활발하게 움직이면서 생기는 구름들이에요. 가운데에 있는 큰 점은 대적점이라고 해요
대적점은 지구가 4개정도 들어갈만큼 큰 회오리 바람이에요. 이 폭풍은 300년째 지속되고 있죠
휘몰아치는 목성의 대기 안에서는 번개가 요동칩니다. 지구에 치는 번개보다
10000배 이상 강한 번개랍니다.
목성의 극지방에 해당하는 곳이죠. 파란 오로라 같은게 아름답지 않나요?
하지만 이 오로라는 엄청나게 강한 방사선을 방출하는 위험한 곳이랍니다.
이건 목성의 위성중 하나인 유로파에요. 지구에서 6억5천만년 거리에 떨어져있죠
꼭 우리 몸의 혈관같죠? 파란 부분은 유로파의 얼음부분이고
빨간 부분은 얼음 틈새랍니다.
9. 토성
태양계에서 가장 아름다운 별인 토성이에요. 토성도 기체로 된 행성이지요
토성의 고리는 지구에서 달만큼의 거리만큼 퍼져 있지만, 두께는 4~500m에 불과해요
그리고 이 고리는 토성의 방사선에 의해 부서진 위성의 흔적이라고 볼수 있어요
아름다운 모습에 비해 생성 과정은 무서운 것이죠
토성의 고리를 가까운 곳에서 본 사진이에요
수많은 얼음알갱이가 토성 주변을 떠돌고 있죠
이건 토성의 위성인 타이탄의 사진이에요. 타이탄에는 희미한 대기가 있는데요
물이 흐른 자국도 발견되어 가장 생명체가 살기에 적합한 형태를 띄고 있다고 해요
타이탄 안의 모습입니다. 지구와 매우 흡사하지 않나요?
강과 호수가 보이고, 구름에서는 대기활동까지 일어납니다. 날씨가 있다는 소리에요
하지만 이 물같이 생긴건 물이 아니라 액체천연가스에요. 지구 전체에 있는
가스와 석유의 양보다 수백배정도 될거라고 해요. 게다가 이 토양에는 유기물도 있어서
생명이 살수 있는 여러가지 환경을 다 갖춘 곳이라고 불린답니다. 하지만 아쉽게도 이곳은
너무 추워서 생명이 살수는 없습니다. 태양이 좀더 커져서 타이탄의 온도가 올라간다면
이곳에 정착해서 살지도 모릅니다.
10. 천왕성
토성부터 왕성으로 끝나는 행성은 전부 고리가 달려있어요
게다가 천왕성은 다른 행성과 다르게 자전축이 공전축과 평행해요
지구가 오른쪽 왼쪽으로 돈다면 천왕성은 위 아래로 도는거죠
11. 해왕성
해왕성이에요. 해왕성은 메탄가스로 이루어진 행성이죠
해왕성 표면에 있는 검은 점이 보이시나요? 목성의 대적점과 비슷한 곳이죠
이건 해왕성의 위성인 트리톤이에요
판타지게임의 배경같지 않나요? 지금 솟구치는건 우주의 굴뚝인 간혈천이에요
트리톤 내부의 먼지들이 팽창하면서 솟구치는거죠
12. 명왕성
이건 우리가 얼마전까지 행성이라고 부르던 명왕성이에요
하지만 명왕성은 행성이냐 소행성이냐에 따른 논쟁에서 결국 소행성으로 분류되게 되요
행성 : 어떤 한 천체를 기준으로 공전하는 행성
소행성 : 정처없이 떠도는 행성
왜냐면 명왕성은 다른 행성들과는 다르게 공전궤도면이 너무 비틀어져 있었어요
공전궤도 : 태양계의 행성이 지구를 도는 경로
사실 그렇게 치자면 명왕성같은 행성은 수만가지가 넘기 때문이에요
그리고 명왕성을 발견한 사람이 유일하게 미국인인데요, 미국에서 자기들이
행성을 발견했다는 자부심을 세우기 위해 행성으로 유지시키려고 했지만
학계의 반발때문에 실패하게 되죠. 비운의 행성이에요
그리고 명왕성이 다시 태양계 행성에 인정이 됬다고 하는데
근거가 없는 말이에요!
13. 세드나
이건 2003년에 발견된 작은 얼음별 세드나에요
태양계 안에서 태양 주변을 공전하는 새로운 행성으로 발견되었죠
현재 학계에서는 이 행성을 태양계의 10번째 행성으로 분류할것인가 말것인가에 대해
깊이 논의하고 있다고 해요.
지구로부터의 거리는 130억km, 공전주기는 1만년이에요
공전주기 : 행성이 태양을 한바퀴 도는데 걸리는 시간 ex) 지구의 공전주기 : 1년
14. 보이저1호
이건 지구에서 160억km를 날아온 우주탐사선 보이저 1호에요
이 보이저 1호가 없었다면 현재 밝혀진 우주의 여러 사실들은 좀더 오랜 시간 뒤에
발견이 됬었을 거에요. 이 탐사선은 총알보다 20배 빠르게 움직이고 있어요.
사진의 금색 레코드 판이 보이시나요? 인간이 우주인에게 보내는 편지에요
각 나라 말로 인사말이 담겨져 있어요. 그리고 베토벤과 여러 거장들의 음악 몇가지와
우주인에게 지구인과 지구의 특징을 설명하는 지도도 포함되어 있답니다.
그리고 이 보이저1호는 원래 2004년에 기능이 정지된 후에 태양계 밖으로
버려지도록 설계가 되었는데, 이상하게도 아직까지 잘 작동이 되고 있습니다
이 보이저1호가 우주의 어떤 모습을 발견할지 기대되죠?
15. 알파 켄타우리
자 이제부터는 태양계를 벗어난 곳에 있는 천체들을 살펴볼거에요
우주의 지름을 우리나라 쯤으로 줄이면 우린 0.8cm 앞으로 나온 정도에요
위 그림에 보이는 별은 < 알파 켄타우리 > 라는 천체에요
지구로부터는 40조km, 우주선으로 15만년 걸리는 거리에요
이 천체는 세개의 별이 서로를 돌고 돌고 하고 있답니다
위의 빨간 별이 첫번째별, 노란별이 두번째별, 주황색 별이 세번째 별인데요
이 세 행성은 서로 엄청난 속도로 공전하면서 달아나려고 한답니다.
우리가 이 별을 만난다면 100% 셋중의 한 별로 끌려들어가게 될거에요
16. 엡실론 에리다니
이건 지구로부터 4광년 (40조km) 떨어진 곳에 있는
광년 : 빛이 1년동안 진행하는 거리의 단위. 약 9조 5천억km (시간단위가 아니에요)
< 엡실론 에리다니 > 라는 천체에요
꼭 은하같이 생기지 않았나요? 저 구름같이 생긴 것들은 얼음과 돌맹이들이에요
저것들이 뭉쳐서 새로운 행성을 형성하게 되요.
17. 글리지에 581
이건 지구로부터 20광년정도 떨어진 곳에 있는
< 글리지에 581 > 이에요. 이 별은 태양과 아주 흡사한 구조를 지녔어요
질량과 에너지도 태양과 비슷하고, 심지어는 크기와 행성들도 비슷하죠
이건 글리지에 581 주위를 공전하는 행성이에요. 지구와 아주 똑같이 생겼죠?
실제로 이 슈퍼지구는 우리의 지구와 환경이 거의 비슷할 것으로 추측됩니다
조금만 더 연구가 된다면 나중에 옮겨살 곳으로도 추진되는 곳이죠
만약 이런 지구에서 TV신호를 잡는다면 20년 전의 방송이 나올거에요
이 지구가 실제로 존재하는지에 대해서는 논란이 많지만 대부분은
존재하고 있을거라고 추정하고 있어요.
18. 루시
다이아몬드로 이루어져 있다는 별 < 루시 > 입니다
비틀즈의 노래중 소녀를 그리워한다는 곡의 " Lucy in the Sky with Diamond "
라는 노래의 첫단어를 따서 지은 이름인데요
다이아몬드 별이 지구의 3/4 정도 되는 크기에요
지구의 캐럿 단위로 환산하면 수천조억 캐럿입니다
지구에서 가장 큰 다이아몬드가 530캐럿인점에 비교하면 엄청난 크기죠
하지만 이 다이아몬드를 캐오는건 거의 불가능한 일이에요
왜냐하면, 일단 이 별은 지구와 50광년 이상 떨어진 곳이에요. 50광년은
km로 환산하면 495조km에요. 너무너무너무너무 멀죠.
그리고 이 별을 규정하자면 백색왜성으로 규정할수 있는데, 백색왜성의
표면온도는 작게는 4만도부터 보통 10만도에 이른답니다
태양보다 더 뜨겁다는거죠.
게다가 이곳에서 0.1g의 다이아몬드를 캐면 엄청난 중력에 의해
120g으로 느껴지게 됩니다. 즉 12톤의 물질을 실어올 수 있는 우주선을
날려보내 12톤의 다이아몬드를 가져온다고 하더라도,
지구에서는 중력이 작아져 1200kg정도밖에 되지 않는다는 거죠
우주선을 쏠때는 평균 30조~40조의 예산이 들어갑니다
달로 가는 우주선도 30조가 넘는데 이런 먼 별은 돈이 더 비싸게 됩니다.
그냥 이런 예쁜 별도 있다는 정도만 알아두시면서 살면
인생이 재밌겠죠?
19. 벨레로폰
이건 < 벨레로폰 > 이라는 천체에요. 목성과 비슷하게 생겼죠?
이 천체는 발견된 것이 신기할 정도로 중심 별과 거리가 가깝답니다.
왜냐면 중심별의 빛이 천체의 관측을 방해하니까요. 뒤의 꼬리부분이 보이시나요?
이렇게 거대한 중심별을 향해 돌진하면서 행성의 크기는 점점 작아집니다
언젠간 사라질 천체지요.
지구에서 65광년 떨어진 곳에 있는 별이에요
이 별에서 TV채널을 맞추면 히틀러의 집권시절 방송이 나온답니다.
20. 알고리
이건 지구에서 100광년 떨어진 < 알고리 > 라는 쌍둥이 행성이에요
그림에서는 특이하게도 작은 행성이 큰 행성을 삼키고 있는 모습을 보여주고 있어요
여기서 라디오채널을 맞춘다면 최초의 라디오 방송이 잡히게 되요
이 다음부터는 어떤 지구의 흔적도 느낄수 없게 되죠
이건 고대 그리스 신화에 나오는 아틀라스의 딸 7명이 별이 되었다고 하는
천체에요. 산개성단에 해당하죠
산개성단 : 태어난지 얼마 안된 별들이 모인 신생아 별들의 집단
21. 베텔큐스 ( 베텔기우스 )
보통 태양보다 크다고 잘 알려진 < 베텔기우스 > 에요
태양보다 최소 600배 이상 더 큰 별이죠
그럼 여기서 우리 우주에는 어떤 큰 별들이 있는가 살펴보도록 해요
위에 있는 VY CANIS MAGORIS ( 카니스 메이져리스 ) 에 관한건데요
지름이 무려 37억6천만km 랍니다.
질량은 태양의 50배도 안되는 주제에 부피는 50만배나 큰 무서운 별이죠
지구로부터 5000광년에 떨어진 거리에 있답니다
만약 카니스 메이져리스가 우리 태양계의 중심에 있다면
이 별 하나가 예전의 명왕성 궤도까지 꿀꺽 삼킨답니다.
명왕성은 아직 지구인이 가보지 못한 곳이죠
22. 별의 공장
이건 오리온자리의 암흑성운 안에 있는 별의 공장이에요
저 소용돌이 같은 것들이 별이 만들어지고 있는 과정이지요
내부온도는 수백만도나 됩니다. 그림에서 뿜어내는것은 가스인데,
속도가 무려 시속 20만km 정도랍니다.
이건 저 별 공장에서 별을 만들어내고 나온 가스와 먼지로 이루어진
성운이에요. 우리가 잘 알고있는 말머리 성운이죠
이런 가스가 우주 전체로 퍼져나가려면 수천만년이 걸린답니다
23.별의 폭발
사실 제가 이번 생정을 쓰면서 제일로 이상하게 생긴 녀석이
이녀석이 아닐까 싶어요. 여러분도 상당히 기괴하게 생긴걸 알수 있을거에요
이건 태양과 같은 아주 큰 별이 폭발을 하면서, 겉 표면에 있던 여러가스 가스와
기체원소들이 각각의 색을 내면서 밖으로 표출되는 것이랍니다
지구로부터 4000광년정도 떨어져 있지요
우리가 살기 위해선 이런 별이 죽어야만 여러가지 원소들을 공급받게 됩니다.
녹색과 보라색은 수소와 헬륨, 붉은색과 푸른색은 질소와 산소에요
이건 중심부 쪽에 있는 파란 점같은 별이에요
보아하니 백색왜성이군요. 백색왜성은 태양만한 별이
지구 4개만한 크기로 쪼그라들면서 엄청난 중력을 가지게 됩니다.
실제로 태양도 120억년 뒤엔 수명을 다하고 폭발을 하게되어
백색왜성으로 변하게 되요.
백색왜성에 관한 설명은 블랙홀파트에서 자세히 다룹니다.
24. 펄서
꿈틀꿈틀 뛰는 별인 < 펄서 >에요
지름은 20km정도밖에 되지 않지만, 밀도는 엄청나서 손톱만한 양이 수십조톤에 이릅니다
초당 30회를 회전하는데, 이 별은 부피가 줄어들수록 회전이 빨라지게 되요.
이 위에 뿜어내는 광선은 빛과 방사선이 합쳐진 거에요.
여기서 뿜어내는 방사선은 태양이 뿜어내는 방사선보다 훨씬 많답니다.
지구로부터 7000광년 떨어진 곳이지만, 아직도 우리 은하의 안이에요
25. 초신성의 폭발
이건 밝아졌다 어두워졌다 하면서 점점 붕괴되고 있는 별의 모습이에요
우주에서 상당히 위험한 천체에 속하죠. 언제 폭발할지 모르는 지뢰와 같으니까요
태양부피의 약 10만배~20만배에 해당하는 별의 폭발입니다
26. 초신성의 폭발 2
이건 태양보다 수만배 큰 별이 폭발하는 거에요
이런 별이 폭발하면 블랙홀을 형성하게 되죠
자 그럼 여기서 블랙홀에 대해서 알아보죠
1. 블랙홀의 생성과정을 살펴봅시다!!!!!!!!!!!!!
아마 고등학생 정도 되신 분들이라면 블랙홀이 어떻게 생성되는지 자세히 배우셨을거고,
중학생 분들이더라도 대충 어떤 과정으로 생성되는건지 아실거에요
하지만 왜? 어떻게? 무슨 이유로? 그렇게 되는지 잘 아시는분들은 많이 없을거에요
1번 주제에서는 블랙홀의 생성 과정을 그림으로 쉽게 살펴보죠.
그리고 블랙홀이 어떻게 생겼는지 굳이 눈으로 보고싶어하는 분들을 위해
제가 포토샵으로 대충 눌러봤습니다.
이 그림은 원래의 우주 모습입니다
원래의 우주에서 블랙홀이 지나갈때의 모습입니다
2. 공간이 뒤틀려서 블랙홀이 만들어진다고?
이게 뭔 개풀뜯어먹는 소리야?
1의 주제 마지막에서 좀 어려운 개념이 나왔습니다. 공간이 뒤틀려서 블랙홀이 생성된다는 말인데요
이게 도대체 무슨말이냐? 하는 분들을 위해서 또 그림으로 설명해 드립니다.
이 그림은 우리 우주가 2차원 평면이라고 가정했을때의 이야기입니다.
3차원에서 적용되는것도 결국은 마찬가지입니다.
3. 아..블랙홀은 이렇게 만들어지는구나
그럼 사람이 블랙홀로 들어가면 어떻게되지?
사람이 블랙홀로 빨려들어가게 되면 어떻게 될까요?
산산조각이 나서 빨려들어갈까요?
많은 물리학자들은 사람이 블랙홀로 빨려들어가게 되면
몸이 점점 기둥처럼 변하다가 파이프만큼 얇아졌다가
라면처럼 얇아졌다가 실만큼 얇아졌다가 머리카락 만큼으로 얇아졌다가
끊어지지 않을 정도로 최대한 길게 몸이 늘어나게 된다고 합니다.
4. 으...징그러 ㅠ.ㅠ 그럼 블랙홀 안은 어떻게 생겼을까?
만약 몸이 부서지지 않고 블랙홀 안으로 들어갔다고 했을때,
블랙홀 안은 어두울까요 밝을까요?
이것도 많은 물리학자들은 블랙홀 안은 눈을 뜰수 없을정도로 밝을거라고 예상한답니다.
왜냐하면, 블랙홀은 빨려들어간 빛을 절대로 밖으로 내보내지 않기 때문에
빛이 블랙홀 안에 갖혀있는 상태가 되죠. 그럼 빛은 블랙홀 공간 내에서 빠져나가려고 안간힘을 쓰게 됩니다.
이렇게 되면 어떻게 되는지 아세요?
우리 눈으로 거울없이 뒤통수를 볼수 있게 됩니다!!
이런 원리에 의해서요
그리고 또한가지 재밌는 점은요
블랙홀을 한스푼 뜰수 있다고 했을때, 그 한스푼의 무게는 40톤이 넘습니다
밀도가 아주 극에 달한다는 말이죠~
실제로 블랙홀은 우리 가까이에 있을수도 있고, 아주 먼 거리에 있을지도 모릅니다
하지만 한가지 분명한건 블랙홀은 우주의 일부분이고, 지구인이 발견한 여러 공식과 진리에
어긋날 뿐이지 하나의 자연현상이라는걸 인정해야 해요.
즉, 블랙홀은 없다! 이건 개풀뜯어먹는 소리라는거죠
우리 눈에 보이지 않는다고 해서 블랙홀이 없다고 한다면
공기도 눈에 보이지 않으니 없다고 볼수 있겠지요
공기는 우리가 숨을 쉬는것으로 존재를 증명할수 있듯이
블랙홀은 별의 빛 굴절 등을 통해 존재여부를 확인할수 있답니다.
자 그럼 블랙홀을 봤으니 웜홀과 화이트홀도 알아봅시다
1. 웜홀은 뭘까요? 화이트홀과 블랙홀을 이어주는 통로????
라고 생각하는 지구인들이 많더군요
하지만 웜홀과 화이트홀은 실제로 존재하는지조차도 모르는 가상의 공간!!!!!!!!!!
즉, 지구인들이 생각하고 있는 이런 개념은 아니라는 것입니다.
많은 분들이 이렇게 구성되있을 것이라고 예상하지만 이것은 지구인들의 생각!
우주를 연구하는 지구인들이 상상해낸 가상의 존재라는 것이죠
그렇다면 웜홀이란 도대체 뭘까요? 한문장으로 줄이자면
" 공간이동을 할수있는 구멍 " 입니다.
즉, 블랙홀과는 전혀 다른 개념이죠
제가 지구에 도착해서 처음 가입했던 접차당한 아이디로 작성했던 우주게시글에서 퍼온 그림입니다
어디서 본것같은데? 불펌 아님? 하시는 분들은 제 글이니 오해 말아주세요.
신기하지 않나요?
자 그렇다면 화이트홀은 무엇이냐?
이건 뭐 밝혀진게 없어서 제가 쓸 내용도 없습니다.......ㅠ.ㅠ
한가지 단언할수 있는건 이것도 우주를 연구하는 지구인들이
" 블랙홀은 모든것을 빨아들이니까, 모든것을 뱉어내는
존재도 있어야 자연의 순리에 어긋나지 않는다 "
라고 생각해서 만든 가설중의 가설, 공상과학이라고 할수 있습니다.
자 이제 우리 은하를 나왔습니다.
들처럼 보이시나요? 반짝이는 것들 하나하나가 우리 은하만한 크기를 가진
다른 외부은하들입니다. 여기서의 1mm는 수백만광년을 나타내죠
이런 은하의 모임을 은하단 이라고 합니다.
건 은하와 은하가 만나 융합되면서 폭발을 일으키는 장면이에요
이 은하는 죽는게 아니고 다른 모습으로 다시 태어나게 되죠
과 은하단이 서로 모여 새로운 은하 모양을 형성하게 됩니다.
이런 은하를 초은하단 이라고 합니다. 슬슬 머리가 아파오실거에요 조금만 더 따라오세요
건 위에 나와있는 초은하단이 또 모인 거에요. 하지만 이것의 이름은 없어요
왜냐면 이제 우주의 끝자락에 거의 다 왔기 때문이지요.
드디어 중성에 도착했습니다
우주에는 블랙홀보다 더 무서운 천체가 하나 있답니다
천체 : 우주상에 존재하는 별, 행성과 같은 존재
바로 중성이라는 천체인데요
과학책에는 퀘이사, 준성 이라고도 나와있는 천체지요
이 중성이 왜 블랙홀보다 무서운 존재냐면요
모든 은하는 기본적으로 중심부에 블랙홀을 가지고 있어요
우리 은하 중심에도 블랙홀은 있죠. 백조자리에 있는 블랙홀이 바로 그거에요
헌데 우주에서는 수천억개에 달하는 은하들이 합쳐져서
엄청난 크기의 블랙홀을 만들게 되요
이 블랙홀은 우리 태양의 최소 100억배까지 무거워지면서
주변에 있는 모든 은하들을 빨아들이게 되요
이렇게 모든 은하를 빨아들이면서 생기는 가스와 빛을 모두 방출하게 되는데요
이 빛은 우리 은하의 최소 수천배에서 수억배까지 밝아지게 됩니다
블랙홀이 어두운 구멍이여서 무서운거라면, 중성이라는 별은
뜨겁고, 밝은데다가 빨아들이기까지 하니 블랙홀보다
더 무서운 천체라고 불려지는 거랍니다.
우주의 끝에 도착했습니다. 이것은 우주의 시작이라고 알려진
빅뱅의 모습을 상상하여 그린 그림이에요
빅뱅 초기에 우주를 이루는 모든 물질들은 원자보다 훨씬 더 작은 공간안에
밀집되어 있었어요. 그런 우주가 폭발하게 되면서
1/1000000000000000000000000초만에 1000000000000000000000000000000배만큼 팽창했죠
1/(100만X10조X10조)초만에 100만X10조X10조배만큼 팽창
이렇게 엄청나게 짧은 시간에 급박한 변화를 거쳐서 우주가 탄생했다고 주장하는 이론을
빅뱅 이론, 다르게 말하면 인플레이션 우주론 이라 합니다.
이렇게 우주는 탄생한겁니다.
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번외판 1. 우주의 크기를 감상해보자
학계에서는 우주의 크기를 250억광년으로 추정하고 있어요
이건 저도 짐작이 가지 않는 숫자에요. 그렇다면 비유를 해보죠
지구를 축구공 크기만한 크기로 줄인다면
태양은 상암구장 만한 크기에요.
상암구장만한 태양이 일렬로 10억개가 있으면 우리의 은하정도의 크기가 되요.
그런 우리 은하가 10억개 정도의 크기에 있으면 은하단이 되요.
초은하단이 10억개가 모여 우주를 형성해요. 게다가 우주는 점점 더 커지고 있어요
정말 머리가 미친듯이 아파와요. 그렇다면 좀더 줄여서 비유를 해보죠
우리 태양계를 원자만한 크기로 줄여봅시다. 그럼 은하는 자동차만한 크기가 됩니다
또 크기가 갑작스럽게 커지는군요....우주의 크기는 짐작을 할수가 없습니다
km로 환산하면 1500해km인데요, 해는 1조X10000 입니다.
조가 만개, 억이 억개인 수지요
하지만 우주는 끝없이 팽창하고 있기 때문에 현재는 이것보다 더 큽니다
그리고 우리 운동장만한 크기의 강당에 모래 3알을 넣으면
현재 우리 우주의 밀도와 비슷하게 된다고 해요.
우주가 별로 꽉찬 곳이라고 생각하면 오산이에요.
별과 별 사이 거리는 작게는 5만광년에서 크게는 100억광년까지 걸리거든요
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번외판 2. 시간이동
자, 그렇다면 시간이동은 어떻게 하는걸까요?
아마 대부분의 지구인들이
" 빛의 속도로 질주하는 우주선을 타면 시간이동을 한다 "
라고 알고 있을겁니다. 헌데 왜? 어떻게? 그렇게 되는지는 잘 모르죠
이번시간에 제가 왜 빛의 속도로 달리게 되면 시간이동이 가능한지 설명해 드릴게요
자, 이 세상의 모든 에너지는 시간적 에너지와 공간적 에너지로 나누어 집니다
시간적 에너지란, 시간을 흐르게 하는 에너지이고
공간적 에너지는 공간과 공간 사이를 이동할때 필요한 에너지를 말합니다.
헌데 이 시간적 에너지와 공간적 에너지는 반비례 관계에 있습니다
즉, 시간적 에너지가 늘어나면 공간적 에너지가 줄고
공간적 에너지가 늘어나면 시간적 에너지는 줄어들게 됩니다.
무슨말인지 잘 모르겠다고요?
쉽게 말해서 위치에너지와 운동에너지를 생각하시면 되요
이 둘도 반비례하는건 똑같으니까요
자 그럼 이 개념을 가지고 밑의 질문을 생각해봅시다
가만히 앉아 컴퓨터를 하고있는 쭉빵훈녀 여러분들의 에너지 상태는 어떨까요?
공간적 이동을 전혀 하고 있지 않으므로 0%라고 볼수 있겠죠?
그렇다면 시간적 이동이 100%가 됩니다.
시간적 이동이 100%라는건 시간을 흐르게 하는 에너지가 100%로 만빵이라는 뜻이므로
시간이 빨리 흐릅니다.
자 그렇다면 저멀리 운동장에서 열심히 뜀박질을 하고있는 옆집 훈남의 에너지 상태는 어떨까요?
이 훈남은 달리고 있으므로 미약하게나마 공간적 이동을 하고 있습니다
이때의 공간적 에너지를 10%이라고 하면, 시간적 에너지는 90%가 되겠지요?
가만히 정지해 있는 사람보다 시간적 에너지가 10% 적으니 시간이 느리게 갑니다
쉽게 말하자면, 시속 4km 정도로 달리는 대상의 1초는 가만 정지해 있는 사람의 1초보다
0.00000000001초정도 많습니다.
문제는, 공간적 이동이 점점 늘어날수록 시간적 에너지는 줄게 되므로
시간적 에너지가 0에 가까워질수도 있다는 소리입니다.
빛의 속도가 이 우주에서 제일 빠르다는건 상식으로 알고 계실겁니다
그럼 옆집 훈남이 빛의 속도로 달린다면 공간적 에너지가 100%가 되서
시간적 에너지는
0%가 됩니다. 시간이 아예 멈춰버립니다.
헌데 물리적으로 빛의 속도에 도달하는 방법은 없기때문에, 시간을 정지하게 하는 방법은 없습니다
하지만 1초를 엄청나게 길게 늘일수는 있죠.
빛의 속도의 0.99999999999999배의 속도로 달리는 물체의 1초는
가만 정지해있는 물체보다 70000초가 많습니다.
즉 이런 식이 성립하게 됩니다
움직이는 대상의 1초 = 정지해 있는 대상의 70000초
즉, 빛의 속도의 0.99999999999999배로 우주를 10초 날아갔다가 오면
우리 지구는 700000초가 지났을 거라는 말입니다.
10초를 우주에서 놀고 왔는데 지구에 돌아오니 20일이 흐른거죠
이게 시간이동의 원리입니다
좀더 파고들어가자면 이게 바로 아인슈타인의 상대성이론
바로 E = mc² 입니다. 상대성이론도 별거 아니에요
E는 에너지, m은 질량, c는 빛의 속도를 나타냅니다.
