지구가 자전으로 돌고 있다는 데, 왜 느끼질 못할까? (자전 운동, 상대 운동, 자유낙하, CMB)

1. 지구의 자전 - 지구가 돌고 있다는 것을 느끼지 못하는 이유

지구의 자전과 자전을 느끼지 못하는 이유를 이해하려면 물리학 및 우주론의 몇 가지 핵심 개념을 이해하는 것이 중요합니다:

 

1) 주요 이유

* 관성:

관성은 외부의 힘이 작용하지 않는 한 물체를 일정한 속도로 직선으로 움직이거나 정지 상태로 유지하는 물질의 성질입니다. 시속 60마일로 직선으로 일정한 속도로 달리는 자동차의 움직임을 느끼지 못하는 것도 관성 때문입니다. 마찬가지로 지구에서도 우리는 지구의 자전과 함께 거의 일정한 속도와 방향으로 움직이고 있습니다.

 

달리 설명하면, 운동 변화에 대한 저항인 물질의 이 속성은 지구의 자전 및 공전과 같은 속도로 계속 움직이게 합니다. 따라서 자동차가 움직이기 시작할 때(가속이 원활하다고 가정할 때) 뒤로 밀리는 느낌이 들지 않는 것처럼, 우리 몸은 자동차와 같은 속도로 계속 움직이려고 하기 때문에 지구에서 튕겨져 나간다고 느끼지 않습니다.

 

https://ko.wikipedia.org/wiki/관성

관성 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

 

* 일정한 속도:

지구의 자전과 태양 주위를 도는 공전 궤도는 일정한 속도를 유지합니다. 뉴턴의 제1운동 법칙에 따르면 정지 상태이거나 직선으로 균일하게 운동하는 물체는 외부의 힘이 작용하지 않는 한 그 상태를 유지합니다. 지구의 경우 지속적으로 움직이고 있지만 그 움직임은 균일하며 우리가 그 움직임을 느낄 수 있도록 작용하는 횡력이 없습니다.

 

https://ko.wikipedia.org/wiki/뉴턴_운동_법칙

뉴턴 운동 법칙 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

 

* 자전 운동과 중력:

지구는 24시간에 한 번씩 자전축을 중심으로 자전하며, 적도에서의 자전 속도는 시속 약 1670킬로미터(또는 초속 465미터)입니다. 이 속도가 빠르다고 생각할 수 있지만 지구의 둘레는 약 40,075킬로미터에 달할 정도로 넓습니다. 이 자전으로 인한 원심력(우리를 지구 표면에서 멀어지게 하는 힘)은 우리를 지구 쪽으로 끌어당기는 중력의 약 0.03%에 불과합니다. 이것이 바로 우리가 지구에서 튕겨져 나가는 것처럼 느껴지지 않고 땅에 단단히 고정되어 있는 이유입니다.

지구의 중력은 우리를 지면에 붙잡아 둡니다. 중력이 훨씬 더 강하기 때문에 지구 자전으로 인한 원심력으로는 지표면에서 튕겨나가지 않습니다.

 

https://namu.wiki/w/자전

자전 - 나무위키

 

https://namu.wiki/w/푸코의%20진자 - 자전의 증명

푸코의 진자 - 나무위키

 

* 상대 운동:

우리는 일반적으로 주변 환경에 비해 상대적으로 움직임을 감지합니다. 대기를 포함한 우리 주변의 모든 것이 지구와 함께 돌고 있기 때문에 우리는 일상적인 경험에서 이러한 움직임을 감지하지 못합니다. 우리도 지구상의 다른 모든 물체와 마찬가지로 지구와 함께 움직이고 있습니다. 즉, 지구에 비해 우리는 움직이지 않는다는 뜻입니다. 자동차가 직선으로 일정한 속도로 달릴 때 움직임을 느끼지 못하는 것과 같은 이치입니다. 자동차 내부의 모든 것은 자동차 자체와 같은 속도로 움직이고 있습니다.

 

 

 

2) 기타 이유

* 우리의 감각:
우리의 감각은 이러한 움직임을 감지하도록 조정되지 않았습니다: 인간은 자전하는 지구에서 진화했기 때문에 우리의 감각은 일정한 움직임이 아닌 움직임의 변화를 인식하도록 조정되어 있습니다. 전정 시스템(내이 균형 메커니즘)은 일정한 속도의 움직임은 감지하지 못하고 움직임이나 방향의 변화만 감지합니다.

* 외부 기준 부족:

우리가 움직임을 감지하는 주된 방법은 시각적 신호입니다. 자동차나 배를 타고 있을 때는 지나가는 풍경이 움직임을 명확하게 알려줍니다. 하지만 지구의 움직임을 비교할 수 있는 일정한 기준이 없기 때문에 마치 정지해 있는 것처럼 느껴집니다.

 

* 일반 상대성 이론의 곡선 시공간:

아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 중력은 전통적인 의미의 '힘'이 아니라 질량과 에너지로 인한 시공간 곡률입니다. 지구와 그 위에 있는 모든 것은 이 곡률을 따라 움직이면서 태양 주위를 "자유 낙하"하는 상태입니다. 이것이 우리가 지구의 움직임을 "느끼지 못하는" 또 다른 이유입니다.

 

https://namu.wiki/w/일반%20상대성%20이론

일반 상대성 이론 - 나무위키

 

https://ko.wikipedia.org/wiki/자유_낙하

자유 낙하 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

 

 

위의 요인들이 결합되어 일상 생활에서 지구의 자전을 느끼지 못하는 이유를 설명합니다. 물리적인 관점에서 볼 때 우리는 지구와 함께 자전하는 비관성(가속) 기준 프레임에 있습니다. 관성과 일정한 속도로 인해 우리는 부드럽게 날아가는 비행기의 승객이 움직임을 느끼지 못하는 것처럼 우리의 움직임을 감지하지 못합니다. 또한 우리는 지구의 중력장 안에 있기 때문에 지구 표면에 붙잡혀 있습니다. 게다가 우리 주변의 모든 물체도 같은 자전으로 움직이기 때문에 자전을 알아차릴 수 있는 기준점이 없습니다.

우주론의 관점에서 보면 우주 마이크로파 배경(CMB)의 개념이 중요합니다. CMB는 우주가 불과 역 38만 년 전으로 거슬러 올라가는, 우리가 관측할 수 있는 가장 오래된 빛입니다. 과학자들은 우주를 통한 지구의 움직임을 결정하기 위한 기준점으로 사용합니다. CMB 관측에 따르면 태양계는 이 우주 배경을 기준으로 초당 약 370킬로미터의 속도로 움직이고 있습니다. 그러나 이 속도에서도 상대 운동과 관성의 원리에 따라 가속되지 않고 일정하기 때문에 우리는 이 움직임을 감지하지 못합니다.

 

https://ko.wikipedia.org/wiki/우주_마이크로파_배경

우주 마이크로파 배경 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

전반적으로 관성과 상대 운동의 원리부터 중력 물리학의 현실과 우주 자체의 구조에 이르기까지 물리학 및 우주론의 여러 요소가 결합되어 우리가 지구의 자전과 우주를 통한 움직임을 느끼지 못하는 이유로 볼 수 있습니다.

 

 

 

지구가 자전으로 돌고 있다는 데, 왜 느끼질 못할까 (자전 운동, 상대 운동, 자유낙하, CMB)