지구상 모든 물체 사이에는 서로 끌어당기는 힘이 존재한다는것 알고 계셨나요? 이 힘을 우리는 중력이라고 부릅니다. 지구상의 모든 물체들이 받는 힘이기 때문에 자연스럽게 우주에서도 적용된답니다. 하지만 우주는 너무나도 광활하기 때문에 이러한 인력 또한 매우 미약해서 별과 별사이에서는 거의 작용하지 않는다고 합니다. 중력의 개념과 원리, 그리고 중력이 우리 생활과 우주에 미치는 영향 등에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
중력의 개념
중력(重力)은 질량을 가진 두 물체 사이에 작용하는 힘입니다. 뉴턴의 운동법칙 중 제 1법칙인 관성의 법칙에 따르면 정지 상태에 있는 물체는 계속 정지해 있으려 하고 움직이는 물체는 계속 움직이려고 합니다. 따라서 같은 장소에 가만히 놓여있는 공이라도 바닥과의 마찰력 때문에 조금씩 움직이게 되는데요, 이렇게 움직이지 않고 그대로 있으려는 성질을 관성이라고 부릅니다. 즉, 무게란 사람 또는 물건이 얼마나 무거운지 나타내는 양이고, 중력은 아래로 잡아당기는 힘이라는 뜻이죠.중력은 물체 간의 상호작용으로 인해 발생하는 자연력 중 하나이다. 모든 물체는 서로에게 중력을 끼치며, 이 중력은 물체들의 질량과 거리에 따라 결정된다. 중력은 우리가 일상적으로 경험하는 모든 현상에 영향을 끼치며, 지구 상에 살아가는 모든 생명체의 존재와 우주의 형태를 결정하는 중요한 자연력 중 하나입니다. 이에 따라 중력에 대한 이해는 우리가 우주와 지구에서 살아가는 데 필수적인 요소이며, 물리학, 천문학 등 다양한 학문 분야에서 연구되고 있습니다.
중력의 원리
중력은 물체 사이의 질량과 거리에 따라 결정된다. 중력은 뉴턴의 법칙으로 설명되며, 이는 질량이 크고 거리가 가까울수록 중력이 강해진다는 것을 보여준다. 또한, 중력은 태양계의 행성들이 서로를 끌어당기는 원리로도 작용합니다. 뉴턴의 운동법칙 중 제 1법칙인 관성의 법칙과 제 2법칙인 가속도의 법칙은 일상생활에서도 많이 쓰이는 물리학 용어입니다. 특히 관성이라는 단어는 우리에게 익숙한데요. 관성(慣性)은 물체가 외부로부터 힘을 받지 않는 한 정지 또는 등속도 운동 상태를 유지하려는 성질을 말합니다. 쉽게 말하면 ‘움직이지 않으려는 성질’ 이라고 이해하면 됩니다. 예를 들어 자동차나 버스가 갑자기 멈추면 몸이 앞으로 쏠리는 현상 또한 관성 때문이죠. 하지만 모든 물체가 항상 같은 방향으로 움직이려고 하는 것은 아닙니다. 무거운 물건일수록 옆으로 기울어지려는 경향이 강하며, 가벼운 물건일수록 위로 올라가려는 경향이 강합니다. 이러한 특성을 가진 물질을 탄성체라고 합니다.중력(重力)은 지구상의 모든 물체 사이에 작용하는 만유인력으로서 질량을 가진 어떤 물체라도 서로 잡아당기는 힘을 말합니다. 즉, 무게라고도 하죠. 이때 인력은 위에서 아래로 작용하는데, 이것을 수직항력이라고 합니다. 따라서 지표면에서의 위치에너지란 곧 수직항력과 중력과의 합력이라 할 수 있습니다.중력은 질량에만 영향을 받나요? 아닙니다. 중력은 질량뿐만 아니라 부피나 높이 등 여러 요소에 영향을 받습니다. 예를 들어 높은 곳에서는 공기 저항이 적어 같은 무게라도 가벼운 느낌이 들고, 무거운 물건일수록 바닥과의 마찰력이 커지기 때문에 떨어지는 속도가 느려집니다. 따라서 모든 물체는 자신만의 중력을 가지고 있다고 말할 수 있습니다. 그렇다면 중력은 왜 작용할까요?지구라는 행성 자체가 거대한 자석이기 때문입니다. 태양 주위를 도는 행성과 별들이 모두 자기장을 가지고 있듯이 지구 역시 강한 자기장을 가지고 있습니다. 이 자기장이 지표면 근처 대기권 안에서 회전하면서 소용돌이 모양의 전류를 만들어내고, 이것이 다시 지구 중심 방향으로 끌어당기는 힘인 중력을 만들어냅니다.
행성별 중력 차이가 생기는 이유
태양계내 각 행성간의 중력차이는 행성의 밀도차이로부터 비롯됩니다. 먼저 달은 지구 주위를 돌고 있지만 실제로 지구와는 전혀 다른 물질로 이루어져있습니다. 밀도는 물질의 단위 부피당 질량을 의미하는데요, 만약 지구처럼 암석질로 이루어진 천체라면 내부구조가 균일하게 유지되어 밀도가 일정하지만, 달은 그렇지 않기 때문에 표면밀도가 달라지게 됩니다. 쉽게 말해 돌덩어리라고 하더라도 구성성분에 따라 밀도가 달라지는 것이죠. 그렇다면 이제 어떻게 다른지 볼까요?
달에서의 몸무게
먼저 지표면 위에서 체중계에 올라가면 약 10kg 내외의 몸무게가 나옵니다. 그러나 달표면위에선 어떨까요? 아무리 몸무개가 많이 나가는 사람이라도 2~3kg 밖에 되지 않습니다. 이것은 달의 중력이 지구의 6분의 1밖에 되지 않기 때문이에요. 참고로 미국항공우주국 NASA 에서는 달착륙선의 무게를 줄이기 위해 탑승자 전원에게 특수복을 입혔다고 하는데요, 덕분에 아폴로 11호 승무원 모두 임무를 마치고 무사히 귀환할 수 있었다고 하네요.
중력의 개념과 중력 원리에 대해서 알아보았습니다. 중력에 대한 이모저모를 알 수 있는 유익한 시간이 되셨으면 좋겠습니다. 다음에는 태양계의 여러가지 전체에 대해 준비하겠습니다.