질량이 큰 행성에 가까울수록 시간이 느리게 흐르는 이유가 궁금해요

Question

우주에 가면 지구에서와의 시공간과는 다른 개념이라고 하던데요.

특히 영화소재에서도 다른 행성에 가 있으면 노화 속도도 달라지던데요.

그렇게 질량이 큰 행성에서는 시간이 느려지는 이유가 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.

이는 아이슈타인의 상대성이론에 의하여 설명이 가능합니다! 중력시간 지연이라고 하는 이 현상은 질량을 가진 물체가 시공간을 휘게 만드는 현상으로서 질량이 큰 물체인 거대한 행성이나 항성은 그 주변의 시공간을 크게 왜곡시키게 되고, 이 왜곡은 마치 무거운 공이 탄성 있는 천 위에 올려졌을 때 그 주변이 휘어지는 것과 비슷한 개념입니다. 시공간이 왜곡되면 그곳을 지나는 시간의 흐름도 영향을 받고, 중력이 강한 곳, 즉 시공간이 많이 휘어진 곳에서는 시간이 더 천천히 흐르게 되는 것이지요. 이 효과는 중력장이 강해질수록, 즉 질량이 클수록 더 강하게 나타납니다. 중력 시간 지연은 지구 궤도를 도는 GPS 위성에서도 관측됩니다. GPS 위성은 지구보다 중력이 약한 궤도에서 움직이기 때문에 지구 표면에서보다 시간이 약간 더 빠르게 흐르고 이를 보정하지 않으면 위치 계산에 큰 오차가 생기게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

중력은 주변 시공간을 휘게만들고 지나가는 물질에 대한 경로를 길게 늘리게 됩니다.

다만 이 작용이 3차원공간만 인식하는 우리들 눈에는 길게 늘려진 경로를 직관적으로 관측할 수 없고 경로가 길게 늘어남에따라 지나가는 시간도 길어지고, 공간도 휘게 만드는것으로 인식하게 됩니다.

즉, 중력렌즈효과에의해 빛이 휘는것과 비슷한 개념으로 이해할 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 윤보섭 과학전문가입니다.

질량이 큰 행성에서 시간이 느려지는 현상은 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 설명될 수 있는데요

질량이 큰 천체일수록 그 주변의 시공간이 더 휘어지게 됩니다. 시간은 이렇게 휘어진 시공간 안에서 진행되므로, 강력한 중력장 속에 있을수록 시간의 진행 속도가 느려지게 됩니다. 질량이 큰 행성의 강한 중력장 안에서는 똑같은 시간이 지날 때 외부 관측자가 측정한 시간보다 더 적게 가게 되는 것입니다. 이를 시간 팽창 또는 지연 효과라고 하며, 블랙홀 주변에서 가장 극단적으로 나타납니다.

Answer 4

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

일반 상대성 이론에 따르면, 질량이 큰 물체에 가까울수록 그 주변의 시간이 상대적으로 느리게 흐른다고 합니다. 이는 중력이 시간과 공간을 굽히는데 영향을 미치기 때문입니다. 중력이 강한 곳일수록 시간이 느려지는 현상을 시간 왜곡이라고 합니다

Answer 5

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

질량이 큰 행성에 가까울수록 시간이 느려지는 이유는 중력이 공간의 곡률을 만들어내고, 이로 인해 시간의 흐름이 변화하기 때문입니다. 이러한 현상은 일반 상대성 이론에 따른 중력 시간 팽창으로 설명됩니다. 즉, 강한 중력장에 노출된 물체는 시간을 더 느리게 경험하게 됩니다. 이러한 현상은 해머 펄스 시계를 사용한 실험 등을 통해 실제로 확인되었습니다.