오늘의 질문
인공위성 속 시계는 지구의 시계보다 빠르게 갈까, 느리게 갈까?
형섭이는 별마루의 내비게이션 화면을 보다가 문득 궁금한 게 생겼다.
“별아, 이 위치 정보 어떻게 이렇게 정확하게 알아내는 거야?”
“지구 둘레를 도는 GPS 위성들이 보내주는 신호 덕분이야. 근데 재밌는 사실이 있어. 이 위성들 안에 있는 시계는, 사실 지구에 있는 시계랑 똑같은 속도로 가지 않아.”
“그게 무슨 말이야? 시간이 다르게 간다고?”
“응. 아주 정밀하게 재보면, 인공위성 속 시계는 지구의 시계보다 하루에 아주 조금씩 더 빨리 가. 이유가 두 가지인데, 하나는 위성이 지구보다 중력이 약한 곳에 있어서고, 다른 하나는 위성이 아주 빠른 속도로 움직이고 있기 때문이야.”
형섭이는 도무지 이해가 가지 않는다는 표정을 지었다.
“중력이 약하면 왜 시간이 빨리 가?”
“아인슈타인이라는 과학자가 알아낸 건데, 중력이 강한 곳일수록 시간이 더 천천히 흘러. 지구 표면은 중력이 상대적으로 강한 편이고, 저 높은 우주는 중력이 약하니까, 위성 속 시간은 지구보다 살짝 더 빨리 흐르는 거야.”
“근데 빠르게 움직이는 것도 시간이랑 관계있어?”
“응, 반대로 아주 빠르게 움직이면 시간이 오히려 천천히 흘러. 위성은 시속 수만 킬로미터로 빠르게 움직이니까, 이 효과 때문에 시간이 살짝 느려지기도 해. 두 가지 효과를 다 더하면, 결과적으로 위성 시계가 지구 시계보다 아주 조금 더 빨라지는 쪽으로 기울어.”
“그 정도 차이가 뭐가 중요해? 엄청 작은 차이인 것 같은데.”
“작아 보여도 정말 중요해. 이 미세한 차이를 계산에 넣지 않으면, 하루 만에 위치 오차가 몇 킬로미터씩 벌어질 수 있거든. 그래서 GPS 위성에는 이 시간 차이를 미리 계산해서 보정해주는 장치가 들어있어.”
“그럼 우리가 길 찾을 때마다 사실은 아인슈타인 이론이 작동하고 있는 거네?”
“맞아. 형섭이가 지도 앱으로 길을 찾을 때마다, 눈에 보이지 않는 곳에서 우주의 시간 법칙이 조용히 계산되고 있는 셈이야.”
“그럼 우주비행사들도 지구로 돌아오면 나이가 살짝 다를 수 있어?”
“아주 미세하게는 그래. 국제우주정거장에서 오래 머물다 온 우주비행사는, 지구에 계속 있던 사람보다 아주 짧은 찰나만큼 덜 늙었다고 볼 수 있어. 물론 사람이 느낄 수 있는 차이는 절대 아니지만, 정밀한 시계로 재보면 실제로 그런 차이가 나타나.”
형섭이는 손목시계를 가만히 내려다보았다. 지금 이 순간에도 저 높은 우주에서는 자신의 시계보다 아주 조금 더 빠르게 흐르는 시간이 있다는 사실이, 시간이라는 게 절대 변하지 않는 게 아니라 우주 어디에 있느냐에 따라 달라지는 신기한 것이라는 생각이 들게 했다.
“중력이 약하고 빠르게 움직이는 인공위성 속 시계는 지구 시계와 미세하게 다르게 흐르며, 이 차이를 보정해야 GPS가 정확하게 작동해요.”
얼마나 알아맞혔을까요? (O/X 섞음)
- (O/X) 인공위성 시계는 지구 시계보다 느리게 간다.
- 시간을 다르게 흐르게 하는 두 가지 이유는 무엇일까요?
- (O/X) 이 시간 차이는 너무 작아서 GPS에 영향이 없다.
- 이 현상을 처음 밝혀낸 과학자는 누구일까요?
- (O/X) 오래 우주에 머문 우주비행사는 아주 미세하게 덜 늙는다.
(정답: 1.X, 더 빠르게 가요 2.약한 중력과 빠른 속도예요 3.X, 보정 안 하면 오차가 커져요 4.아인슈타인이에요 5.O)
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