아주 길거나 아주 멀거나

1m의 탄생 에서는 1m 란 길이에 대해서 이야기했는데, 이번에는 1m 보다 길거나 혹은 먼 아주 큰 길이에 대해서 이야기하려고 합니다. 최근 지구에서 달까지 거리, 태양까지 거리값이 궁금해서 알아봐야 했는데( 그 이유는 언젠가는 알려드리겠습니다.) 그러면서 아주 먼 거리에 대해서 정리해 볼까 합니다. 일단 지난번에 말씀드리지 않았던게 생각나서 그것 먼저 볼까요.

 1m 의 탄생의 ‘m’이 뭔지 이야기를 안드렸더라구요… m 다들 잘 아시죠? 미터라고 읽고 길이의 단위입니다. ‘km’는 킬로미터라고 읽고  m의 1000배입니다. 1km 는 1000m 입니다. 그러니까,  1m 는 처음에는 지구둘레의 4천만분의 1 의 크기로 정해졌습니다. 지구둘레가 4천만 m = 40000000m 입니다. 0 가 많으니까, 40000 km 라고 표시하면 보기 좋습니다.

  0가 많을때는 이렇게 원래 단위를 간편하게 줄여쓸 수 있는 접두어가 있습니다. k 는 킬로(kilo-) 는 1000배, M 은 메가(mega-) 로 k 의 1000배, 원래단위의 백만배 입니다. 그 위에는 G, 기가(giga-) 로 M의 1000배, 그 위에는 T, 테라(tera-) 로 G의 1000배입니다. …  우리는 만 다음 억, 조, 경, 해 …로 10000배씩 큰 단위가 있는데, 서양사람들은 천배를 좋아하나봅니다.

 지구 둘레는 약 40000 km 이지만, 40Mm 라고 해도 틀리지 않고, 0.04Gm라고 해도 틀리지 않습니다. 하지만, km 라고 쓰는 것은 그냥 습관, 관습입니다. 지구에서 지구보다 큰 물체는 없을테니 M를 쓸만한 일이 별로 없습니다. 그런데, 길이 뿐만 아니라 대부분 양이나 크기가 커지는 일은 별로 없습니다. 무게도 g (그램) 의 1000배가 1kg 인데 1000kg 은 결국 1Mg이 됩니다. 이것도 톤(ton) 이란 단위를 쓰지 1Mg 이라고 잘 쓰지 않습니다. 그냥 습관, 관습입니다.

 그런데, M 와 m 은 구별해야합니다. M 는 100만배, m 는 1000분의 1을 표시하는 것입니다. 1Mm 는 1000000m , 1mm는 0.001m 입니다.
대소문자를 구별해서 표시해야합니다. 그런데, 시중에 가끔 단위 표시로 MM 를 본적이 있습니다. mm를 대문자로 표시한 것 같은데.. 이러면 안됩니다. M와 m 는 다른 접두어입니다. 그리고, 길이의 단위 미터(meter)는 m 으로 소문자로 표시하기로 약속해둔 것입니다.

  이렇게 큰 양을 쓸일이 별로 없었는데 정보,통신쪽에는 워낙 기술 발전 속도가 빨라서 이런양을 쓸 일이 많아졌습니다. 대표적으로 파일용량이나 하드드라이브용량을 보면 정보 저장단위인 byte(바이트)가 k,M,G,T … 가 속속 등장했습니다. 제가 처음으로 쓰던 컴퓨터의 cpu 클럭 속도는 10MHz, ram 은 64kbyte, 처음 산 하드드라이브는 20Mbyte라는  엄청난 용량을 가졌었는데…. 지금 제가 쓰는 컴퓨터의 cpu 클럭 속도는 3GHz, ram은 4Gbyte, 하드드라이브는 3Tbyte 입니다. 그래서, k 위의 M, G, T 란 단위도 많은 사람들이 잘 알고 있을 것입니다.

예전에는 byte 는 k,M,G,T 는  1024( = 2의 10승 ) 배의 의미로 사용했었는데, (2진법을 쓰는 정보저장에서는 1000 보다 1024 가 다루기가 편합니다. ) 언제가 부터 1Mbyte 는 1024 x 1024 가 아니라 위에서 말한 1000×1000 이란 뜻이 되었습니다. 이렇게 되면 기존보다 5% 를 적게 만들어도 M란 단위를 붙일 수있습니다. 그래서 이건 상업적이익과도 결합한 느낌이 있습니다. 휴대폰 데이터 용량, 하드드라이브 용량에 M 의 의미가 회사마다 제품마다 다른 경우를 볼 수 있습니다. 요즘은 1024 의 의미를 확실히 표현하기 위해서는 ki, Mi, Gi, Ti 를 사용하기도 합니다. https://en.wikipedia.org/wiki/Megabyte

지구 둘레가 40000km 인 것은 알았고, 이것보다 좀 더 큰 길이는 지구에달까지의 거리가 될 것입니다. 380000km 가 된다고 하네요. 이걸 어떻게 알아냈는지가 궁금해서 잽싸게 구글링을 했습니다.

http://legacy.www.hani.co.kr/section-010100007/2002/01/010100007200201140803071.html

http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20180125601001

http://mdl.dongascience.com/magazine/view/S200202N005

https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=brandshow&logNo=220359534997&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.co.kr%2F

https://ko.m.wikipedia.org/wiki/%EB%8B%AC_%EB%A0%88%EC%9D%B4%EC%A0%80_%EA%B1%B0%EB%A6%AC_%EC%B8%A1%EC%A0%95%EC%8B%A4%ED%97%98

  이걸로 종합해 볼 때, 달까지의 거리를 측정하는 방법은 여러지점에서 달을 바라 보는 각도를 측정해서 삼각함수를 이용하는 법, 전파를 쏘아서 반사되는데 걸리는 시간을 재는 방법, 빛을 쏘아서 반사되는데 걸리는 시간을 재는 방법이 있습니다.

 사람을 앞에서 보는 것과 옆에서 보는 것이 모양이 다르듯, 달도 다른 방향에서 보면 모양이 다를텐데, 아주 멀리 떨어져 있어, 그 양이 아주 작습니다. 그래도 차이를 측정할 수 있나 봅니다. 그렇게 얻은 값으로도 충분히 38만 km 가 되는 것은 알 수 있다네요.. 그럼 얼마나 정확하게 재는가가 궁금한데…. 전파를 쏘아서 반사되는데 걸리는 시간을 측정하는 방법도 시도해보았다는데 별로 정확도가 개선되지 않았다네요…

  그래서, 레이저 빛을 달에다 쏘아서 돌아오는데 걸리는 시간을 재는 방법을 썼다는데 이로써 지구에서 달이 매년 3.8cm 씩 멀어지고 있다는 사실도 알게 되었다고 합니다. 그러니까, 380000000 m 에서 0.03m 의 오차를 구분할 수 있다는 말이니까, 10000000000 ( 10의 10승) 분의 1 의 정밀도를 가졌다는 이야기이지요. 이게 말이 되냐구요? 지금이 어떤 세상인데요… ㅎㅎ 그정도가 되니까 1초의 정의를 세슘원자가 어쩌구 저쩌구 이렇게 정의된 것이 9,192,631,770 Hz 라고 해서 정하지요. (아! 물론 저는 어떻게 그렇게 하는지 모릅니다. 그 쪽 전문가들이 따로 있으니까요. 박사라고 모든것을 다 아는 건 아니고 자기분야만 아는 것입니다. 그쪽 관련 박사들이 그 방법을 잘 알고 있겠죠. 그냥 우리는 그 사람들의 능력과 양심을 믿을 뿐입니다.)

눈깜짝할 사이는 너무 길어

 
사실 더 놀라운 사실은 달에 레이저를 반사시킬 반사판을 설치했다는 것입니다. 달표면에 레이저를 쏘았을 때, 우리한테 다시 돌아올일이 거의 없죠. 그래서, 거울을 설치해야하는데, 그걸 예전에 미국에서 달에 갈 때 설치했다고 하네요. ( 미국이 달에 간게 거짓말이라던데…. 그게 아닌가봐요.)
그것보다 더 놀라운 사실은 그렇게 설치한 거울이 조금만 삐닥하면 절대 우리한테 레이저가 돌아올 수 없는데, 어떻게 들어간 방향의 정확히 반대로 돌아온다는 말일까요? ( 반사판을 설치했다는 사진도 있던데.. 그것도 NASA 조작아닐까요? )
 위에 구글링자료 중에는 자구와 달이 같이 나온 사진이 있는데, 그러면 그건 달의 뒷모습이 됩니다. ( 달 뒷면에는 외계인이 살고, UFO 가 떠있다고 했는데… 그게 아닌가봐요. 이건 NASA자료가 아니라 중국 자료네요.. 중국도 미국이랑 짜고 조작하나? 빨리 우리도 달 탐사선을 보내서 확인해봐야하는데…)

(… ) 안의 글은 농담입니다….혹시나 진지하게 걱정하실분이 있을까 싶어서…

 지구와 달사이의 거리는 알아냈고, 그 다음은 지구와 태양사이의 거리입니다. 이것도 잽싸게 구글링했습니다. 구글링하지 않아도 대략 추정할 수 있는것은 삼각함수를 쓰는 법일 것입니다. 태양에다 반사판을 설치할 수는 없을 테니까요.
http://mdl.dongascience.com/magazine/view/S199404N042

https://www.sciencetimes.co.kr/?news=%EC%A7%80%EA%B5%AC%EA%B0%80-%ED%83%9C%EC%96%91%EC%9C%BC%EB%A1%9C%EB%B6%80%ED%84%B0-%EC%A0%90%EC%A0%90-%EB%A9%80%EC%96%B4%EC%A7%80%EA%B3%A0-%EC%9E%88%EB%8B%A4

http://m.clipbank.ebs.co.kr/clip/view?clipId=VOD_20120119_00075  – 이 자료는 삼각함수를 이용해서 거리를 어떻게 알 수 있는지 동영상으로 보여주고 있습니다.

  정리해서 살펴 보면 지구에서 태양까지의 거리는 지구에서 달까지의 거리의 대략 400배가 되고, 약 1억5천만 km 가 된다는 것입니다. 꽤나 멀어보이는 이 거리가 우주에서는 별로 멀지 않은 거리입니다. 그래서, 천문학에서는 이 거리를 1AU (astronomical unit , 천문 단위 ) 라고 정의합니다. 지구위에서는 1m 를 기본 단위로 쓰는 것처럼 우주에서도 새로운 단위를 만드는 거죠.

태양계 밖의 저 별들의 거리를 알고 싶다면 어떻게 할까요. 앞에서 말한 삼각함수를 쓰는 방법이 먼저 생각나지요.

연주시차 즉 1년동안 지구가 태양주위를 돌아다니면 별을 바라보는 시점에서 각도가 차이가 생길 텐데요. 각도 1초가 바뀌면 1pc(parsec, 파섹) 이라고 합니다. 1도의 1/60 이 1분이고, 1분의 1/60이 1초입니다. 멀수록 이 각도는 작아지고, 가까울수록 이 각도는 커질테니  별의 거리는 대략 1/ (각도의 초) 가 됩니다. 1pc (파섹)은 대략 200000AU 쯤 된다고 합니다.  지구에서 태양까지의 거리의 20 만배..

그 밖에 천문학자들이 많은 연구와 고민 끝에 더 먼 거리에 있는 별들의 위치를 알아내는 법을 연구했습니다. 지구과학시간에 별의 밝기를 이용하는 등 여러 방법들이 소개되어 있지요. 우리는 그분들의 능력과 양심을 믿읍시다.

http://news.chosun.com/site/data/html_dir/2010/06/08/2010060802650.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Parsec