우리가 가만히 있다고 느낄 때에도 지구는 두 가지 운동을 하고 있다. 제자리에서 도는 자전으로 낮과 밤이 생기고, 태양 주위를 도는 공전으로 계절과 별자리가 바뀐다. 우리 일상 곳곳에 지구의 운동이 깊이 새겨져 있다.
우리는 가만히 서 있다고 느낀다. 하지만 사실 지금 이 순간에도 우리는 믿을 수 없이 빠른 속도로 두 가지 운동을 하고 있다.
① 자전(rotation): 지구가 자기 축을 중심으로 도는 운동. 적도 부근에서 시속 약 1,670 km로 도는 중이다.
② 공전(revolution): 지구가 태양 주위를 도는 운동. 시속 약 107,000 km로 태양 둘레를 돈다.
그런데 우리는 왜 이 빠른 속도를 느끼지 못할까? 같은 속도로 움직이는 자동차 안에서는 정지해 있는 듯 느끼는 것과 같은 이유이다. 지구 표면의 모든 것 — 우리, 건물, 공기까지 — 가 함께 같은 속도로 움직이고 있기 때문에, 그 안에 있는 우리는 운동을 느끼지 못한다.
그러면 우리는 어떻게 지구의 운동을 알 수 있을까? 주변 천체와의 상대적인 변화를 통해서이다. 매일 해가 뜨고 지는 것, 매일 같은 시각에 보는 별자리의 위치가 조금씩 다른 것, 계절마다 보이는 별자리가 다른 것 — 이 모든 것이 지구의 운동의 증거이다.
자전과 공전은 별개의 운동이지만, 동시에 일어난다. 각각이 어떤 결과를 만드는지 살펴보자.
해가 동쪽에서 떠 서쪽으로 진다. 밤하늘의 별들도 동에서 떠 서로 진다. 이 모든 천체의 움직임이 사실 지구가 도는 결과이다.
지구가 서쪽에서 동쪽으로 자전하므로, 지구 위의 우리에게는 모든 천체(태양, 달, 별)가 반대 방향(동→서)으로 움직이는 것처럼 보인다. 이를 겉보기 운동 또는 일주 운동(daily motion)이라고 한다.
· 태양 → 동쪽에서 떠 서쪽으로 짐 (낮)
· 별 → 동쪽에서 떠 서쪽으로 짐 (밤)
· 북쪽의 별들 → 북극성을 중심으로 시계 반대 방향으로 회전
1시간에 약 15° 만큼 천체가 이동하는 것처럼 보인다. 24시간 × 15° = 360°로, 하루에 한 바퀴 완전히 도는 셈이다.
왜 봄에는 사자자리가, 여름에는 거문고자리가 보일까? 1년 동안 보이는 별자리가 바뀌는 까닭은 지구가 태양 주위를 돌기 때문이다.
지구가 1년 동안 태양 주위를 공전하면, 우리가 밤에 볼 수 있는 별자리(태양의 반대 방향에 있는 별자리)가 계속 바뀐다. 이를 연주 운동이라 한다.
· 봄철 → 사자자리, 처녀자리, 목동자리
· 여름철 → 거문고자리, 백조자리, 독수리자리 (대삼각형)
· 가을철 → 페가수스자리, 안드로메다자리
· 겨울철 → 오리온자리, 큰개자리, 작은개자리, 황소자리
중요한 점은 별자리 자체가 움직이는 것이 아니라는 사실이다. 별들은 같은 자리에 있고, 우리가 태양과 함께 도는 우주선 안에서 바깥을 보는 시점이 바뀔 뿐이다. 1년 후엔 다시 같은 자리에 돌아와 같은 별자리가 보인다.
두 운동의 결과는 우리 일상 곳곳에 있다. 미처 깨닫지 못했던 것들도 사실 지구의 운동에서 비롯된 것이다.
매일 동에서 떠서 서로 진다. 사실 해가 움직인 것이 아니라, 지구가 자전했기 때문이다.
달도 동쪽에서 떠서 서쪽으로 진다. 다만 달 자체의 공전 운동 때문에 매일 약간 늦게 뜬다.
북극성은 지구 자전축이 정확히 향하는 곳이라 거의 움직이지 않는다. 항해의 기준이 된 까닭.
밤하늘을 1시간 노출로 찍으면, 별들이 동심원 궤적을 그린다 — 일주 운동의 흔적.
지구의 자전축이 23.5° 기울어 있고, 공전하면서 햇빛을 받는 각도가 달라져 계절이 만들어진다.
여름철 밤하늘이 우리 은하의 중심부 방향을 향해, 은하수가 더 두껍게 보인다.
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