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달나라로 떠나는 중 ☽

공책


[공책] 기조력 tidal force

인터스텔라의 과학’을 2/3 정도 읽었어요. 

천문우주 분야의 과학도서를 좋아하는 편인데 

이 책은 교재 같은 느낌이 다소 강해요. 

대중이 접근하기 쉽게’ 라는 리뷰는 

영화 관련 이야기에 한해서가 아닌가 해요. 바하하하 ‘ㅁ’ 



까까님이 의문을 품으셨던 기조력에 관한 이야기입니다. 

(책에서 빠진 부분에 대해 약간만 보충설명 해드릴게요.)


시간과 공간의 굴곡을 텐덱스 선들이 (어떤 매우 심오한 방식으로) 대표해야 한다. 그리고 리만 텐서의 선들이 가르쳐주듯이 텐덱스 선들은 실제로 공간과 시간의 굴곡을 대표한다... (??) 


왜 기조력을 텐덴스 어쩌구 하면서 이렇게 복잡하게 설명했냐면요  

기조력의 핵심이 되는 힘은 결정적으로 중력인데 

뉴턴과 아인슈타인의 중력을 대하는 방식이 다르기 때문입니다. 

(우리가 일반적으로 이해하는 기조력은 뉴턴의 방식으로 설명이 되지만

시공과 블랙홀의 기조력까지 다루어야 하므로 아인슈타인의 방식이 필요합니다.


뉴턴은 중력을 만유인력의 작용으로 접근해 풀었고 

아인슈타인은 중력을 시공간의 휘어짐으로 설명을 했습니다. 




일반적인 관점인 뉴턴 식 해설 중 일부 보충입니다요. 


뉴턴의 관점 : 지구는 달이 발휘하는 온전한 중력을 그대로 그대로 느끼는 것이 아니라 (지구의 각 지점마다 다른) 그 온전한 중력에서 평균 중력을 뺀 나머지를 느낀다. (4장 마지막 페이지) 


책은 통상적인 관점과 지구의 관점 두 부분으로 나누어서 매우 시적으로(?) 설명을 했어요. 그러다보니 이해가 더 어렵게 느껴지는 것 같습니다. 


KakaoTalk_20180306_182050491.jpg



일반적으로 바닷물이 달의 중심 쪽으로 쏠리는 현상은 쉽게 이해가 됩니다.  

하지만 반대쪽은 왜 그럴까요? 

책의 표현을 빌자면 ‘지구가 자신의 궤도를 따라서 자유낙하하는 중’이기 때문인데요,   

자유낙하의 원인은 원심력이지요. 


여기에서 헷갈리는 부분이 

우리가 일반적으로 아는 지구의 원심력은 

자전 혹은 태양 주위로 공전을 하며 생기는 힘입니다.  

그러나 그에 따른 원심력이라고 하기엔 

정확하게 달의 반대편으로 힘이 작용하는 이유를 설명하지 못합니다. 


기조력을 설명하기 위해서는 

달이 지구를 공전하는 동안 

지구에서는 항상 달의 반대편으로 원심력이 작용해야 하니까요. 



fe80_1056_i1.jpg

(백과사전에서 퍼온 이미지)



여기에서 말하는 원심력(관성력)은 

달과 지구가 공통의 질량 중심을 갖고 서로 회전운동을 하며 생기는 힘입니다. 


공통질량 중심이 

지구 중심부에서 약간 달쪽으로 이동한 [지구 내부]에 있어 

약 한 달(달과 지구가 서로를 도는 시간) 동안의 움직임으로 보았을 때 

미미하긴 하지만 달과의 상호작용으로 조수간만의 차를 일으킬 만큼 

분명한 원심력을 갖고 있습니다. 

  

  

tide3-choiyujung.gif



* 달의 공전에 대한 고정관념을 깨트려줄 내용이 있어서 링크 걸어둘게요.  

(이것을 보시면 달과의 공통질량 중심을 도는 지구의 공전이 얼마나 미미한지 상상할 수 있습니다.) 

http://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=8129069&memberNo=31559503&vType=VERTICAL



텐덱스 선들에 대한 늘리는 힘과 찌그리는 힘에 대한 설명 부분은

문장을 꼬아 놓아서 해독이 어렵긴 하지만 이해하시리라 생각되어요. 



책의 43p. 끝 부분의 표현은 마음에 드네요. 

 

달의 기조력을 상대론의 관점에서 서술하면... 

... 그 미세한 굴곡이 대양의 밀물과 썰물을 너끈히 일으키는 거대한 힘을 산출한다는 것은 정말 놀라운 일이다. 



.....


그 다음에 오는 가르강튀아의 구조는 

두 세 번 읽고 겨우 이해 근처까지 갔네요. 

일반적으로 알고 있는 블랙홀과 달리 

최대값에 가까운 엄청난 회전을 하고 있다는 설정이어서 

사건의 지평이 블랙홀의 입구로 보이는 깔대기 근처가 아니라

저 아래에 목 부분에 있어요.  

그래서 시뮬레이션 없이 머리로 이해하기엔 너무 벅차다는 ...

.... 변명을 해봅니다. ;ㅅ;  

 


아직 웹사이트에서 영상 확인은 해보지 않았지만 

가르강튀아의 중력렌즈 효과에 대해서도 이해해보도록 노력하고 

그 이야기를 할 수 있으면 나중에(.........) 해볼게요. ㅎㅎㅎ  


  



댓글 13

  • 001. Personacon 二月

    18.03.07 01:14

    문송합니다(...)

  • 002. Personacon 이웃별

    18.03.07 12:25

    달님이 무엇을 보내고 계시다고요? :D

  • 003. Personacon 二月

    18.03.08 12:09

    문과라서 죄송합니다 :D

  • 004. Personacon kkaje

    18.03.07 05:25

    예송합니다(...)

    열심히 찾아보며 읽었어요.
    설명해 주신 부분들은 대충 이해가 가는 거 같은데...아직 깔끔하게 의문 해소가 안 되는 부분들이 있군요.
    좀 사소한 디테일이라 더 찾아본 다음에 그래도 이해 안 되면 그때 또 질문할게요. ㅠ

    천문 우주 분야는 뭔가 공간감이 엄청 뛰어나야 할 거 같아요.
    지구는 이렇게 돌고, 달은 저렇게 돌고, 그러면서 또 서로간 돌면서 태양 주위도 돌아야 하고. 그 태양계 전체가 또 빙글빙글 도는 블랙홀 주변을 또 돌고 있고. 근데 더 나아가면 벌크!!!

    이미지화 하는 것만으로도 눈이 빙글빙글 돕니다. @_@

    링크 맨 마지막 사진은 느슨한 더블 헬릭스 같군요.

  • 005. Personacon 이웃별

    18.03.07 12:27

    이해 안 되는 곳은 혹 다른 부분인가요? @ㅅ@
    잘 이해가 가지 않는 부분은 (일단) 그냥 넘어가는 것도 좋은 방법이에요.
    대신 이책 저책 읽다보면 나중에 자연스럽게 이해가 될 때도 있으니
    처음에 완벽하게 이해하려고 애쓰지 않으셔도 된다고 생각해요. :D

  • 006. Lv.61 서백호

    18.03.07 20:34

    우주 삼라만상은 모두 공(空)합니다. 허허허!

  • 007. Personacon 이웃별

    18.03.07 22:53

    암흑물질이 있어요! 허허허 :D

  • 008. Lv.61 서백호

    18.03.07 23:26

    그 모두가 색즉시공입니다. 호호호!

  • 009. Lv.54 하늘소나무

    18.03.13 00:31

    음 위에 글 읽어 봤는데 이해는 하나도 못하겠지만
    영화는 재미있게 봤어요. 우하하
    인터스텔라 보면서 중력과 시간에 대한 관계가 궁금했는데
    지구의 시간과 다른 행성의 시간이 차이나는게 신기했어요.
    이 글을 보고 황당한 가설 하나만들었어요.
    오늘은 그거나 써봐야 겠어요.

  • 010. Personacon 이웃별

    18.03.13 00:58

    이건 완전한 설명이 아니라 일부만 떼어놓은 설명이라 더 이해가 안 되실 거예요.ㅎㅎ
    저도 영화 재미있게 봤는데 결과적으로 책은 소장용이라는 결론이... XD
    황당한 가설이란 무엇일지 궁금해요! :D

  • 011. Lv.54 하늘소나무

    18.03.13 01:16

    네 어렵네요. 전문 용어같은게 막 튀어나와있네요. ㅜ,.ㅜ

  • 012. Lv.17 검고양이

    18.03.15 22:07

    유로파는 기조력 때문에 화산 에너지 형성이 되어 얼음층이 녹아서 수심이
    지구의 바다보다는 깊다는 말이 나왔죠, 기조력 때문에 이런 행성이
    여러 개 발견이 되었죠 만약에 유로파에 고등 생물체가 산다면
    이건 기적이겠죠, 제가 보아도 심해 화산에 살고 있는 유사한
    생물체만 살아도 거의 외계인을 만난 느낌이 것이옵니다 이웃별님 *^^*

  • 013. Personacon 이웃별

    18.03.18 23:47

    네. 고양이님. 유로파에 나타나는 화산 등의 지각변동은 목성의 중력으로 인한 기조력 때문이지요. 그런 곳에도 극한생물들이 살고 있을 가능성은 있지요. ^-^*

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