[우주저장소] 블랙홀에 관하여.-renewal-

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 74베이베 -> 우주저장소 닉세탁 했다. ㅋㅋㅋㅋ

알흠다운 지구와 지구의 꼬봉 달의 모습이다. (구글링)

오늘은 지구의 하루가 조금씩 길어지고 있다고 하는데 어떤 이유에서 그런건지 알아볼거야. 'ㅡ'

지구는 태양의 강한 중력에 속박되어 거의 원궤도의 모습으로 태양을 공전하고 있지.

달은 지구의 중력에 속박되어 지구를 공전하고 있어. 서로가 먹고 먹히는 관계 아니겠盧ㅋㅋ

일단은 태양과 지구, 지구와 달의 거리가 얼마나 되는지 알아보도록 하자.

태양 - 지구 : 150000000km (1억 5천만 km)

    지구 - 달 :       340000km (34만 km)

달은 지구에서 가장 가까운 천체야. 그렇기 때문에 달 때문에 생기는 어떤 문제들이 있을거야.

눈치챈 게이들도 있겠지만 사실 지구의 하루가 조금씩 길어지는 이유는 바로 달때문이야. 'ㅅ'.

학교 수업시간에 졸았던 게이가 아니라면 지구에 밀물과 썰물이 생기는 이유가 달 때문이란 것을 알거야.

그렇다면 어떻게 밀물과 썰물이 일어나는 것일까?

바로 '기조력 [tidal force, 起湖力]' 이라는 것인데 차등중력이라고도 해.

한자 그대로 해석하면 조수를 일으키는 힘정도가 되겠지.

일 게이들은 다리가 없어서 잘 모르겠지만 사실 서있는 사람을 기준으로 볼때

머리쪽과 다리쪽의 중력의 크기는 살짝 아주 미세하게 달라.

그림에서 보듯 머리쪽에서는 중력이 약한데 다리쪽에서는 중력이 좀 강하지.

사실 그건 당연한 거야.

중학교시간에 수업을 온전히 들은 게이들은 알겠지만

만유인력의 식 : GMm/R^2  이잖아?

R(거리)이 머리쪽이 좀더 길기 때문에 머릿쪽 인력은 약한 반면 다리쪽의 인력은 좀더 커지게 되겠지.

그냥 상식적으로 먼쪽이 인력이 더크겠어? 가까운 쪽이 인력이 더 크겠어? ㅋㅋ 답은 가까운쪽이 더 크겠지?

일게이들에게는 휠체어 바퀴가 머리쪽보다 더 인력이 크다고 생각하면 될거야. 이해가 빠르지?

그럼 조금 생각을 해보자. 머릿 쪽은 약하게 잡아당기고 다리쪽은 강하게 잡아당긴다면...

일게이의 몸이 어떻게 될까? ㅠㅠ 쭈욱 늘어나게 될거라고 생각되지??

그렇긴 한데 지구정도의 질량을 가진 천체와 사람정도의 크기에서는 기조력이

무시할정도의 크기가 되기때문에 사람의 목과 다리가 분리되는 일은 벌어지지 않아.

한편 어제 얘기했던 블랙홀로 예를 들어보자. 블랙홀의 중력은 상당히 크기때문에 사건의 지평선을 넘지 않더라도 바깥에서

얼쩡거리다가는 머리와 다리가 분리되는 참사를 맞게될 거야. M(질량)이 매우 큰 탓에 기조력도 매우 큰 것이지.

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*심화과정

기조력 : dF = -(2GM/R^3)dR

dF = 기조력, dR = 물체의 크기, R = 물체까지의 거리, M = 모행성의 질량

거창하게 보이지만 사실 GMm/R^2를 R에 대해 미분한거야.

똑똑한 일게이들은 왜 중력을 R로 미분하면 기조력이 되는지 이해할 거야.

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어쨋든 우리 사람만한 크기에서는 기조력이 그리 큰 힘이 아니지만 지구 크기정도라면 어떻게 될까?

달의 중력이 지구에게 미치는 과정을 표현한 거야. 달에게 가까운 곳은 인력이 강한반면, 달에게서 먼쪽은 인력이 약하게 되겠지.

근데 우리는 한가지 간과한 사실이 있어. 지구가 찢어지든 말든.. 저런 힘을 지구가 받는다면 지구는 달에게로 운지하고 말거야.

왜냐면 그림에서 보면 힘 들이 다 ---->오른쪽을 향하고 있잖아??

하지만 지구는 평형을 유지하고 있지. 그것은 달의 중력에 대항하는 원심력이 작용하고 있기 때문이야.

이부분은 평범하게 살아왔던 일게이라면 모를 수도 있어. 그냥 모르겠으면 그런가보다 해.ㅋㅋㅋㅋ

사실 지구나 달이나 관성계(우주)에서 바라보면 어떤 질량중심을 기점으로 궤도운동 하고있어.

질량중심은 둘사이에 질량이 큰 쪽에 위치하게 되있어. 달보다는 지구가 질량이 훨씬 크기때문에 지구 쪽에 위치하게되지.

하지만 그 중심은 지구의 외부가 아닌 내부에 위치해있어.

그러니깐 엄밀히 말하면 달은 지구의 중심을 궤도운동 하는 것이 아니라 지구 내부에 있는 중심에서 벗어난 지점을 중심으로 원궤도 하고잇다고 봐야겠지? ㅋ 그리고 지구도 역시 그 질량중심을 궤도운동 하고있어.

바로 지구가 그 질량중심을 궤도운동하는데서 비롯되는 원심력!

그것은 지구의 어느 표면에서든 똑같은 힘을 갖게돼. 따라서 이러한 관계를 얻게 되겠지.

파란색은 지구가 질량중심을 공전하기 때문에 생기는 원심력,

빨간색은 달이 지구에 미치는 중력.(달에게서 먼쪽은 좀더 약하고, 가까운쪽은 좀더 쎄지 = 기조력)

자 그렇다면 이제 알짜힘을 구해볼까?

빨간색 화살표에서 파란색 화살표를 빼보자.(벡터차를 생각해보장)

두 벡터의 차를 구해보면 각각 저렇게 힘의 방향이 나오게 될거야.

자 그렇다면 이제 생각해보자. 앞으로 지구찡의 운명은 어떻게 될까??

이렇게 지구의 표면이 쭈욱 늘어나 찌그러진 모습을 하게될거야.

어쨋든 지구의 표면도 늘어날 것으로 예상되지만 지구의 표면에 둥둥 떠다니는 물들은 어떻게 될까?

그것은 지구표면의 반응속도보다 훨씬 앞서서 양 사이드로 물이 몰리게되겠지.

지구가 자전하게 되면 당연히 그 물이 몰리는 지점이 바뀌게 될것이고.

하루에 지구는 한번 자전 하므로 밀물과 썰물은 2번씩 찾아오게 될거야.(물론 저위도의 경우) 'ㅅ'!

자 여기서 조금 신기한 얘기를 해보자.

물이 움직이면서 지구의 표면을 쓸겠지? 그럼 어떻게 될까? 지구의 자전속도는 마찰때문에 줄어들게 될거야.

그럼 지구의 자전속도가 줄어든다면?

하루는 길어지게 되겠지..ㅜ,ㅜ

이것 외에도 역학적인 진화가 있는데

위의 그림에서 보듯 지구가 기조력 덕분에 양쪽으로 부풀어 오르게되지.

그런데 지구는 강체(고체)이기 때문에 힘에대한 반응 속도가 그렇게 좋지 않아.

분명히 기조력을 받았으므로 양쪽으로 늘어나야 하지만 반응속도가 늦어서

지구의 자전으로 살짝 돌아간 상태에서 양쪽으로 부풀어오른 모습이 될거야.

그렇다면 저 부풀어오른 곳이 달에게 가장 가까운 곳이기 때문에 달이 지구에 미치는 중력이 가장 강한 곳이 될거야.

그렇게 되면 지구의 자전을 방해하는 힘 으로 작용하겠지.

따라서 지구의 자전속도는 느려지게 되어있어.

물론 이것은 지구에 국한된 이야기는 아니야.

달도 역시 지구때문에 지면이 부풀어 오를것이고 그로인해서 달의 자전속도 역시 감소하게 될거야.

똑똑한 일게이라면 달은 지구에서 오직 한면만이 보인다는 사실을 알거야.

그것은 자전을 하던 달이 지구의 조석력 때문에 자전속도가 느려져 지구와 동주기의 자전을 하게 된거라고 생각하면돼. ^^

한편 우주의 시스템은 운동량을 보존해야만 한다고 말하고있어. 그 유명한 운동량 보존 법칙이지.

회전운동에 있어서는 각운동량이 보존되어야 한다고 말해.

따라서 지구의 회전운동이 약화되면 이것을 어딘가에서 보상을 받아야해.

전체 각운동량은 보존되어야 한다.

그런데 지구,달의 자전 각운동량이 줄어든다.

그럼 어딘가에서 각운동량이 증가해야한다.

그것을 달의 공전 각운동량이 증가시켜주고 있어.

그런데 공전 각운동량이 증가하려면 달의 궤도가 지구에서 멀어져야해.

따라서 달은 지구에게서 조금씩 조금씩 멀어져 가고있는 실정이지. 언젠가 아주 먼훗날 달은 지구의 중력장을 벗어나고 말거야.

실제로 1억년 전의 산호초 화석에 관한 고생물학적 연구에 의하면, 당시의 1년은 400일 이었다고 해.

왜냐하면 그때는 지구의 자전속도가 빨랐으니까 .ㅋㅋ 또한 달도 더욱더 가까이에 있었다고 하지.

그 1억년이란 시간에 지구는 많이도 바뀌었구나. ㅋㅋ

끝.

세줄요약

1. 기조력

2. 밀물과 썰물

3. 달과 지구의 관계

ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ

좃같노?