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만약 지구에도 토성처럼 고리가 있다면…




지구에도 토성처럼 고리가 있다면 어떨까. 최근 디스커버 지는 이 가상의 상황에 대한 글이 게재됐다.


천문관측·인공위성에 영향 줄 수 있어…없는게 다행


최근 인터넷 동영상 사이트 유튜브에 색다른 지구의 모습을 그려낸 동영상이 인기를 끌고 있다. ‘지구에도 토성처럼 고리가 있다면’이란 가상의 상황을 표현한 동영상(http://www.youtube.com/watch?v=UT2sQ7KIQ-E)이다.

이 동영상은 한 천문학자를 고민에 빠지게 했다. 미국의 과학잡지 디스커버 지에 ‘배드 애스트로노미(Bad Astronomy)’라는 코너를 진행하는 필 플레이트(Phil Plait)라는 천문학자가 주인공이다. 최근 그는 디스커버에 지구에도 토성처럼 고리가 있는 가상의 상황에 대한 자신의 생각을 담은 글을 게재했다.




지구도 고리 가질 수 있다


플레이트 박사의 첫 번째 궁금증은 지구에도 토성처럼 고리를 가질 수 있을까 하는 점이다. 그는 가능한 일이라고 했다.

토성을 비롯해 우리 태양계 내 4개의 행성이 고리를 갖고 있다. 하지만 이들에게 어떻게 고리가 생겨났는지에 대해서는 아직 분명하게 밝혀지지 않았다. 한 가지 기작(mechanism)만으로 고리가 탄생하진 않았을 것이라는 점은 확실하다.

그렇다면 어떤 상황이 지구에 고리가 생겨나게 할 수 있을까. 플레이트 박사는 두 가지를 제시했다. 달이 혜성이나 운석과 충돌하면서 산산조각 나면서 고리가 생기거나 또는 혜성이나 운석이 지구와 충돌하면서 탄생할 수도 있다고 말이다.




오래 가진 않을 것


어째튼 지구에 고리가 생겨났다고 치자. 그 다음 문제는 고리가 얼마나 오래 갈 거냐 하는 것이다.

토성의 고리는 얼음덩어리로 이뤄져 있다. 게다가 토성은 태양으로부터 1억4천만 km나 떨어져 있어서 얼음이 녹지 않는다.

이에 비해 지구의 상황은 다르다. 태양에 까까이 있다. 지구의 고리가 토성처럼 얼음으로 되어 있다면 햇빛에 고리는 금세 사라지고 말 것이다.





<만약 돌로 이뤄져 있다면 어떨까. 분명 고리는 좀 더 오래 갈 것이다. 하지만 플레이트 박사는 햇빛의 압력과 태양과 달의 중력으로 인해 지구의 고리는 계속 유지되진 못할 것으로 예상했다.



2006년 카시니호가 찍은 태양 반대편에서의 토성 고리의 모습. 햇빛을 통과한 후의 토성 고리의 모습은 밝은 빛이 아니라 어두운 갈색을 띤다.


하늘의 모습도 달라진다


지구에 고리가 있을 경우 지구에서 본 하늘의 모습은 어떻게 다를까. 우선 고리는 낮에도 밤에도 우리 눈에 잘 보일 것으로 짐작된다. 암석으로 이뤄진 달도 밤은 물론 낮에도 지구에서 보이기 때문이다.

하지만 그 모습은 우리에게 익숙한 토성 고리의 모습과는 다를 것으로 예상된다. 보통 우리가 보는 토성 고리는 햇빛이 고리에서 직접 반사된 경우이다. 햇빛이 고리를 통과했을 경우는 분명 달라 보일 것이다.

실제로 2006년 카시니호가 태양 뒤편에서 찍은 토성 고리의 이미지는 보통의 밝은 모습이 아니라 어두운 갈색이었다. 플레이트 박사는 지구의 고리가 먼지처럼 뿌옇다면 고리를 통과한 햇빛은 석양처럼 빨갛게 변할 것이라고 했다.




고리가 미치는 영향, 멋진 광경 그 이상


최종적으로 플레이트 박사는 고리가 지구에 어떤 영향을 미칠지를 따져보았다. 그는 단지 멋진 광경을 선사하는 수준은 아니라고 단적으로 얘기했다.

우선 고리 때문에 지표면으로 들어오는 햇빛의 양이 달라진다. 북반구가 여름이면 지구의 고리가 남반구에 거대한 그림자를 만든다. 반대로 북반구가 겨울이면 북반구에 그림자가 생긴다. 이렇게 되면 남반구든 북반구든 좀더 추운 겨울을 맞게 될 것이다.

식물도 줄어든 햇빛의 양에 적응해야 한다. 물론 실제로 얼마나 햇빛이 약해지느냐는 물론 고리가 얼마나 넓고 두꺼우냐에 달려있다.

지상에서의 천문관측도 상당한 영향을 받는다. 고리가 위치한 위도에서 별은 관측하기 어렵게 된다.

뿐만 아니다. 지구의 고리 때문에 우주탐험도 곤란해진다. 고리는 우주를 비행하는데 매우 위험한 방해꾼이 되기 때문이다. 만약 고리가 지구 적도 상공에 위치할 경우 인공위성에 미치는 영향은 심각한 수준이다. 보통 인공위성은 발사지점과 궤도의 최적지가 적도이기 때문이다. 현재 적도상공에는 날씨위성과 통신위성은 활동을 하고 있다.

반면 천문관측위성은 극궤도를 돈다. 하지만 이것들 역시도 고리는 문제다. 지구를 한 바퀴 돌때마다 적도면을 두 차례 통과해야 한다. 이렇게 따지고 보면 지구에 고리가 없는 게 얼마나 다행인가 싶다.

 

 


박미용 동아사이언스 객원기자 pmiyong@gmail.com



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