달이 지구 주위를 공전할 수 있는 것은 지구와 달 사이에 작용하는 중력 덕분입니다. 중력이 없었다면 달은 지구 주위에 머물지 못하고 멀리 날아가 버렸을 것입니다. 지구가 달을 잡아당기는 중력의 반작용은 달이 지구를 잡아당기는 중력이며, 이 힘에 의해 지구의 바다에서 조석 현상이 나타나는 것입니다. 태양이 작용하는 중력은 태양 주변의 행성들을 잡아 두어 태양계를 이룹니다. 은하는 태양과 비슷한 별들이 수백억 개가 모여서 이루어진 것인데, 이렇게 거대한 은하들이 우주 공간으로 뿔뿔이 흩어지지 않고 모여서 회전하고 있는 것도 중력 때문입니다.
뉴턴은 질량을 가진 모든 천체가 서로 잡아당기고 있다는 가정으로부터 천체의 운동을 설명하고, 중력의 법칙을 정리하였습니다. 이로 인해 중력을 만유인력이라고도 부릅니다. 중력은 우주의 모든 질량을 가진 물체 사이의 상호 작용이며, 이들이 서로 끌어당기는 힘입니다. 뉴턴의 중력 법칙에 따르면 질량을 가진 모든 물체는 질량을 가진 다른 물체를 끌어당깁니다.
만유인력이란 질량이 있는 모든 물체들이 서로 끌어당기는 힘이라는 뜻을 가지고 있으며, 중력의 특징을 설명합니다. 이는 뉴턴이 정리한 것으로 두 물체 사이에 작용하는 만유인력은 각 물체의 질량의 곱에 비례하고, 거리의 제곱에 반비례합니다. 과학 교과서에서 쓰이는 만유인력이라는 용어는 중력이라는 용어와 함께 일본의 과학 용어를 그대로 빌려 쓴 것입니다. 중력이라는 용어를 번역하면서 모든 물체에 작용하고, 서로 끌어당기는 힘이라는 점을 강조한 용어가 바로 만유인력입니다. 우리말로 적을 때 만유인력과 중력은 글자가 달라서 서로 다른 개념이라고 생각하기 쉽습니다. 그러나 서양에서는 만유인력이라는 용어를 사용하지 않으며, 대신 만유 중력이나 중력이라는 용어를 사용합니다. 중력이 지구뿐 아니라 질량을 가진 모든 물체에 작용하는 보편적인 힘이라는 의미를 강조한 것이므로, 만유인력과 중력은 같은 개념을 설명하는 용어입니다. 다만 지구과학 분야에서는 지구의 자전에 의한 효과도 포함하여 지구가 지구 위의 물체를 끌어당기는 힘을 중력이라고 합니다. 이는 지표 아래의 물질, 지형 등에 의해 미묘한 차이를 반영하는데, 이런 차이는 지하 광물 자원 탐사나 지층 연구 등에 활용됩니다.
태양이 지구에 작용하는 중력이 갑자기 없어진다면, 지구는 관성에 의해 지구 궤도의 접선 방향으로 날아가 버릴 것입니다. 마치 실에 매단 지우개를 돌리다가 갑자기 줄이 끊어졌을 때 지우개가 날아가는 것과 비슷합니다. 좀 더 나아가 태양의 중력뿐 아니라 중력 자체가 사라진다면 어떻게 될지 상상해 봅시다. 지구 위에서 살고 있는 우리도 지구로부터 멀어질 것입니다. 그리고 우리뿐 아니라 공기를 포함한 지구의 모든 물체가 우주 공간으로 흩어질 것입니다. 태양이 속해 있는 은하계도 사방으로 흩어질 것입니다. 우주의 탄생 이후 많은 은하들이 그리 멀어지지 않은 채 함께 움직일 수 있었던 것은 중력 덕분이니 말입니다. 중력이 사라지면 우주에 있는 모든 은하가 흩어져 버리고, 생명체도 모두 사라져 버릴 것입니다.
무중력 상태란 중력이 전혀 존재하지 않는 상태입니다. 하지만 중력의 크기는 거리의 제곱에 반비례하므로 아무리 멀리 떨어져 있어도 0이 되지는 않습니다. 또한 우주에 있는 무수한 천체들이 만들어내는 중력은 우주의 모든 부분에 영향을 미치므로 어떤 한 물체에 중력이 전혀 작용하지 않는 경우는 존재하지 않습니다. 무중력 상태라고 번역된 용어는 중력이 작용하지 않는 상태를 일컫는 것이 아니라, 우리가 중력에 의한 힘을 느끼지 못하는 상태를 뜻하는 말입니다. 가만히 서 있거나 의자에 앉아 있는 경우, 우리는 중력을 느낍니다. 중력이 우리를 잡아당기면 발 또는 엉덩이에 힘이 느껴집니다. 이는 중력을 상쇄시키는 수직 항력이 발 또는 엉덩이에 작용하기 때문입니다.
댓글