'빛의 속도' 실제 체감 버전 공개
'빛의 속도' 실제 체감 버전 공개
  • 함예솔
  • 승인 2019.10.11 08:10
  • 조회수 4486
  • 댓글 0
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NASA의 고다드우주비행센터(Godard Space Flight Center) 소속 과학자 James O'Donoghue는 광속이 얼마나 느린지 보여주는 놀라운 동영상 시리즈를 선보였습니다. 완벽하게 텅 빈 진공 상태에서 빛의 입자는 초당 299,791.819 km/s로 이동하는데요. 이는 1초에 7.5번 지구 주위를 도는 궤도를 완성합니다. 

 

지구에서 보면 이는 눈 깜짝할 사이일 수도 있지만 우주의 광활함에 비춰보면 엄청 느립니다. 특히 과학자들이 다른 행성에 탐사선들과 의사소통하기 위해 빛의 속도에 의존할 때에는 더욱 그렇습니다. 

James O'Donoghue는 토성의 사라지는 고리에 관한 영상을 처음 만든 이후 행성의 회전 속도와 크기를 보여주는 영상을 포함해 이해하기 어려운 우주 개념들에 대한 영상을 제작했습니다. 

James O'Donoghue이 만든 이 영상은 지구를 돌고 있는 광속(light beam)으로 시작합니다. 지구 주위를 매초마다 7.5번 빠르게 도는 광자(photon)를 볼 수 있는데요. 이는 지구에 대기가 없다는 가정 하에 그렇습니다. 왜냐하면 공기는 빛을 약간 굴절시켜 느려지게 하기 때문입니다. 

두 번째 영상에서는 지구와 달 사이의 빛의 속도를 실시간으로 보여줍니다. 지구와 달 까지의 거리는 약 384,448.141km인데요. 광자는 편도 1.255초, 왕복은 2.51초가 걸립니다.

 

하지만 NASA에 따르면 달은 지구로부터 약 3.8cm씩 서서히 멀어지고 있다고 합니다. 왜냐하면 달은 끊임없이 바다의 조석(tide)을 통해 지구의 회전에너지(rotational energy)를 소진시키는데요. 그러면서 지구로부터 점점 더 먼 궤도로 움직인다고 합니다. 따라서 지구와 달 사이의 광속 시간은 계속해서 바뀌겠죠?

O’Donoghu의 세번째 영상은 NASA가 화성 탐사선인 인사이트호(InSight)와 접촉하고 정보를 수집할 때 겪는 좌절감을 느낄 수 있는 영상인데요. 정말 빛의 속도가 느리게 느껴집니다. NASA가 탐사선의 로버로부터 화성의 세부적인 정보 다운로드하거나 교신할 때 이는 빛의 속도로만 행해집니다. 그런데 이 영상에서 볼 수 있듯 지구에서 멀리 떨어진 천체로 여행을 갈수록 광속은 훨씬 느려 보입니다.

화성을 탐사하던 로버 '오퍼튜니티' 출처 : NASA
화성을 탐사하던 로버 '오퍼튜니티' 출처 : NASA

원격조종자동차처럼 '라이브모드'에서 우주선을 작동시키기에 이 속도는 너무 느립니다. 그래서 과학자들이 라이브모드에서 모든 것을 진행하기 위해 목표를 놓치지 않으려면 무엇이 필요한지, 그들이 탐사해야할 정확한 위치가 어디인지 전략적으로 계획해야 합니다. 지구와 화성 사이의 거리는 근일점일 때 54,600,000 Km이고 원일점일 때는 401,000,000km입니다. 심지어 이 영상에서 보여준 지구와 화성이 가까워지는 근일점일 경우에도 편도에 3분 2초, 왕복에 6분 4초이나 소요됩니다. 

보이저호는 인공물 최초로 성간 우주로 들어섰다. 출처: NASA
보이저호는 인공물 최초로 성간 우주로 들어섰다. 출처: NASA

더 깊은 우주로 멀리 이동할수록 시간은 더 오래 걸립니다. NASA의 탐사선 뉴허라이즌스호는 태양으로부터 65억km 떨어진 카이퍼벨트 천체보다 더 멀리서 날아가는 중입니다. 최초로 태양계의 경계선인 태양권계면(Heliopause)을 넘어 성간 우주로 들어선 보이저1호와 곧 태양권 계면, 즉 태양풍의 영향과 성간풍의 영향이 거의 같은 영역에 도달할 보이저 2호 같은 우주선의 빛의 속도는 점점 더 느려지는 듯 보일 겁니다. 

 

지구에서 4.2광년 떨어진 프록시마 b(Proxima b)까지 거리는 39,700,000,000,000km입니다. 가장 빠른 우주선인 NASA의 태양탐사선 파커(Parker Solar Probe)는 그 속도로 프록시마에 도달하는 데 13,211년이 걸릴 것으로 예측됩니다.  

우주는 매우 광활합니다. 우주의 나이는 약 138억 2천만 년이지만 그 가장자리는 약 453억 4천만 광년 떨어져 있으며 이마저도 팽창 때문에 증가하는 중입니다. 매우 빠른 듯 보이는 빛의 속도지만 우주에선 이마저도 느리게 느껴지네요.

 


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