타원의 증거
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지구의 모양 |
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타원의 증거 |
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매일 어지러우신 분, 그건 지구 때문입니다. |
지구는 엄청 빠른 속도로 자전합니다.
둘레 4만 km를 24시간에 한 바퀴 도니 대충 시속 1700 km 정도입니다.
보통 자동차가 동(?)빠지게 달려야 최고 250 km 내기 힘듭니다.
250 이상 밟았다가는 뚜껑이고 뭐고 다 날라가 들고 뛰어야 합니다.
1700은 이렇게 무시무시한 속도입니다.
여기에 타고 있는 인간들은 당연히 속이 울렁거리고 메시껍고
어지러워질 확률이 높으니 어지러울 때 지구 탓으로 돌려버리세요.
이런 속도로 매일 도니 지구는 찌그러져 타원이 되었습니다.
당연히 적도쪽이 튕겨나가는 원심력이 가장 큽니다.
지구가 타원이므로 다음과 같은 현상이 일어납니다.
1) 적도쪽에서 중력(만유인력)이 작다.
2) 적도에서 추시계가 느리게 간다.
중력이 작은 적도에서는 추시계가 느리게 감 |
중력이 큰 극에서는 추시계가 빨리 감 |
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3) 위도 1도 사이의 거리도 적도쪽이 짧다.
4) 곡률반지름도 적도쪽에서 짧다.
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편평도(납작한 정도)가 클수록 납작하다. |
빨리 자전할수록 납작해지므로 편평도는 커집니다.
따라서, 편평도가 클수록 자전주기(하루)가 짧다는 것을 잘 기억해주세요.
목성이 지구보다 편평도가 큽니다.
즉, 목성이 지구보다 빨리 자전한다는 의미죠.
목성은 10시간 남짓에 한 바퀴 돌므로 그 자체가 거대한 소용돌이(태풍)입니다.
그래서 목성탐사선 갈릴레오호 가 목성 대기에 돌입하는 순간 낙하산을 폈습니다.
안그러면 태풍에 말려 어느 구석에 처박힐지 모르는 일입니다.
편평도 는 다음처럼 계산합니다.
편평도 = ( 장반경- 단반경 ) / 장반경
아래 그림을 보면 이해가 되지요.
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오잉 ! 물을 마실 수가 없네. |
바다 표면을 지오이드라고 합니다. 액체는 항상 중력에 수직으로 향하잖아요.
목이 말라 컵을 기울이면 물은 중력에 수직으로 배열하므로 컵 밖으로 나오죠.
물이 같이 따라 기울지는 안잖아요. 만약 물이 같이 따라 기울면 물을 절대로
못 마셔 무서운 일이 벌어집니다.
이 거대한 액체가 바다죠. 그래서 바다표면을 기준으로 잡아준 것입니다.
따라서 지오이드에서는 높이 0 m, 위치에너지 0 입니다.
지오이드는 모든 측정의 기준이 되는 면이니 잘 알아두어야 합니다.
지오이드는 정하는 방법은 다음과 같습니다.
1. 바다에서 ... 바다표면이 바로 지오이드입니다.
그런데 바다 표면은 밀물과 썰물에 따라서
또는 해류나 바람에 따라서 표면의 높이가 다 달라집니다.
그래서 장기간에 걸쳐(몇년 - 수십년) 바다의 높이를 구하여
평균을 내고 그 평균바다표면을 지오이드로 정합니다.
2. 육지에서 ... 육지에는 바다표면이 없으므로 다른 방법으로 지오이드를 정합니다.
먼저 해안가에서 육지쪽으로 운하를 파면 운하를 따라 바다물이
들어옵니다. 그러면 운하의 물표면이 바로 바다의 표면과 같을 것입니다.
운하를 육지 깊숙히 계속팠다고 생각하면 운하표면이 바로 지오이드입니다.
그래서 해수면을 육지로 연장한 선이라는 말로 표현합니다.
3. 현재는 인공위성에서 보내온 자료를 이용하여 지오이드를 결정합니다.
인공위성은 지구의 중력의 영향을 받으면서 지구 주위로 돌기 때문에
인공위성의 운동을 분석하면 인공위성이 지나는 지방의 중력방향을 알 수 있고
중력방향을 알아내면 그 수직방향이 지오이드이므로 지오이드를 구할 수 있습니다.
인공위성의 궤도를 추적하여 지오이드를 구한 결과 지오이드는 배(먹는 배) 모양을
하고 있다고 밝혀져 있습니다.
[ 지오이드와 밀도의 관계]
지오이드는 물체가 낙하하는 방향, 즉, 중력 방향에 수직인 면입니다.
따라서, 지하 물질의 밀도가 똑같은 보통의 곳에서는 다음과 같습니다.
그러나, 지오이드면은 지하에 있는 물질의 밀도에 따라 약간 모양이 달라집니다.
자 그러면 다음 두 경우를 알아봅시다.
[ 1. 지하에 밀도가 큰 물질이 있을 때 ; 지하에 철광석등의 금속이 묻혀있는 경우 ] |
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떨어지는 물체는 밀도가 큰 물질이 있는 쪽으로 약간 끌려 떨어지므로 낙하방향(중력방향)은 물체쪽으로 향한다. 낙하방향이 중력방향이므로 지오이드는 낙하방향의 수직으로 그려진다. |
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따라서, 지오이드를 부드럽게 연결해보면 위로 볼록한 모양이 된다. 지오이드가 위로 볼록한 경우는 지하에 밀도가 큰 물질이 있다는 증거다. |
[ 2. 지하에 밀도가 작은 물질이 있을 때 ; 지하에 석유, 지하수, 돌소금 등이 묻혀있는 경우 ] |
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떨어지는 물체는 밀도가 큰 물질이 있는 쪽으로 약간 끌려 떨어지므로 낙하방향(중력방향)은 물체 바같쪽으로 향한다. 물체가 밀도가 작은 물질이므로 물체 주변이 더욱 무거운 물질들이므로 바같쪽을 향함 낙하방향이 중력방향이므로 지오이드는 낙하방향의 수직으로 그려진다. |
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따라서, 지오이드를 부드럽게 연결해보면 아래로 오목한 모양이 된다. 지오이드가 아래로 오목한 경우 지하에 밀도가 작은 물질이 있다는 증거다. |
