우주에서는 왜 둥둥 뜰까?

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별마루가 국제우주정거장 옆에 살며시 붙었다. 문이 열리자 형섭이의 몸이 스르르 떠올랐다.

“우와! 나 떠 있어! 여긴 중력이 하나도 없나 봐!”

“하하, 그게 사람들이 가장 많이 하는 오해야. 우주정거장이 도는 높이는 지구 위 400킬로미터쯤인데, 그곳에도 지구 중력은 땅 위의 90퍼센트나 남아 있어.”

“그런데 왜 이렇게 둥둥 떠?”

“사실 우리는 지금 계속 떨어지고 있거든.”

“떨어지고 있다고? 그런데 왜 바닥에 안 닿아?”

별이가 화면에 높은 산꼭대기에서 공을 던지는 그림을 띄웠다.

“공을 던지면 앞으로 날아가다가 결국 땅에 떨어지지? 세게 던질수록 더 멀리 가. 그런데 지구는 둥글어서, 공을 엄청나게 빠르게 던지면 공이 떨어지는 동안 땅도 둥글게 휘어서 멀어져. 그러면 공은 계속 떨어지는데도 땅에 닿지 못하고 지구 둘레를 빙글빙글 돌게 돼.”

“그럼 우주정거장이 바로 그 공이야?”

“맞아. 우주정거장은 시속 2만 8천 킬로미터로 날아서, 떨어지는 만큼 땅이 휘어 사라지는 거야. 그래서 정거장이랑 그 안의 우주비행사, 물건이 전부 똑같이 떨어지고 있고, 서로를 누르는 힘이 없으니까 둥둥 떠 있는 것처럼 보이는 거야. 이런 상태를 ‘자유낙하’라고 해. 그래서 과학자들은 ‘무중력’보다 ‘미세중력’이라고 부르기도 해.”

형섭이는 놀이기구가 쑥 떨어질 때 배가 간질간질하던 기분이 떠올랐다.

“그거랑 비슷한 느낌이야?”

“같은 원리야. 롤러코스터가 내려갈 때 몸이 붕 뜨는 느낌이 드는 것도, 엘리베이터가 갑자기 내려갈 때 몸이 가벼워지는 것도 같아. 우주정거장에서는 그 느낌이 계속 이어지는 거지.”

“지구에서도 이렇게 떠볼 수 있어?”

“응, 비행기가 포물선을 그리며 쑥 떨어지는 동안 20초쯤 둥둥 뜰 수 있어. 우주비행사들이 훈련할 때 쓰는 방법이야. 그 짧은 시간도 자유낙하라서 우주정거장 안과 똑같아.”

“그럼 물은? 컵에 따를 수 있어?”

“물은 동그란 방울이 돼서 공중에 둥둥 떠. 그래서 우주비행사들은 봉지에 든 물을 빨대로 마셔.”

“그럼 울면 눈물은 어떻게 돼?”

“눈물도 아래로 흐르지 못하고 눈 위에 동그랗게 맺혀 있어. 촛불도 위로 솟지 못하고 동그란 공 모양의 푸른 불꽃이 돼. 뜨거운 공기가 위로 올라가는 것도 중력 덕분이거든.”

“몸에도 달라지는 게 있어?”

“있어. 몸이 눌리지 않으니까 척추가 늘어나서 키가 몇 센티미터쯤 커져. 지구로 돌아오면 원래대로 돌아오고. 대신 뼈와 근육이 약해지기 쉬워서, 우주비행사들은 하루에 두 시간 넘게 꼭 운동을 해야 해.”

형섭이는 두 팔을 활짝 벌려 천천히 한 바퀴 돌았다. 몸이 하늘을 나는 새처럼 가벼웠다.

집에서 해보기
페트병 옆면에 작은 구멍을 한 개 뚫고(어른과 함께 하세요), 물을 가득 채워 구멍을 손가락으로 막으세요. 욕실이나 마당에서 손가락을 떼면 물이 쭉 새어 나와요. 이번에는 병을 높이 들었다가 그대로 떨어뜨려 보세요. 떨어지는 동안에는 물줄기가 멈춰요. 병과 물이 같이 떨어지고 있어서, 우주정거장 안과 같은 상태가 잠깐 만들어지기 때문이에요.

“우주정거장이 둥둥 뜨는 건 중력이 없어서가 아니라, 지구 둘레를 계속 떨어지고 있어서 안의 모든 것이 함께 떨어지는 ‘자유낙하’ 상태이기 때문이에요.”

이제 우리 차례예요

  1. 우주정거장이 있는 높이에도 지구 중력은 얼마나 남아 있을까요?
  2. 우주정거장 안이 둥둥 뜨는 상태를 뭐라고 부를까요?
  3. 우주정거장은 왜 땅에 떨어지지 않을까요?

(준비되면 확인해보세요: 1.땅 위의 약 90퍼센트예요 2.자유낙하(미세중력)예요 3.엄청 빨라서 떨어지는 만큼 땅이 둥글게 휘어 멀어지기 때문이에요)

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