안녕하세요. 옥성민 과학전문가입니다.
우주비행사가 우주선 안에서 떠다니는 것처럼 보이는 현상은 우주선 주변 환경에 중력이 없기 때문, 더 정확하게는 우주비행사가 지구 주위 궤도에서 경험하는 '자유낙하' 상태 때문이다. 이런 일이 발생하는 이유는 다음과 같습니다.
궤도의 미세중력: 우주선이 지구 궤도를 돌 때 기본적으로 지구를 향해 연속적으로 자유 낙하하는 상태입니다. 이로 인해 우주선 내부의 물체가 매우 약한 중력을 경험하는 미세 중력이라는 조건이 생성됩니다. 중력은 여전히 우주에 존재하지만 그 영향은 우리가 지구 표면에서 경험하는 것에 비해 크게 감소합니다.
무중력: 미세 중력에서 우주비행사와 우주선 내부의 물체는 우주선과 같은 속도로 지구를 향해 자유롭게 떨어지기 때문에 사실상 무중력 상태입니다. 그 결과, 그들은 우주선 내에서 힘들이지 않고 떠다니는 것처럼 보이는 무중력 감각을 경험하게 됩니다.
지속적인 움직임: 우주선과 그 안에 있는 모든 것이 연속적으로 자유 낙하하기 때문에 밀어낼 수 있는 지지력(예: 바닥이나 지면)이 없습니다. 밀어낼 표면이 없으면 우주비행사는 특정 방향으로 추진력을 발휘할 수 없습니다. 대신에 그들은 우주선에 대해 일정한 운동 상태를 유지하며 자유롭게 떠다니는 것처럼 보입니다.
관성과 뉴턴의 법칙: 뉴턴의 운동 제1법칙에 따르면 움직이는 물체는 외부 힘이 작용하지 않는 한 계속 움직이는 경향이 있습니다. 우주선의 미세 중력 환경에서 우주비행사와 그 안에 있는 물체는 초기 운동량으로 계속 움직이며, 이는 떠 있는 것처럼 보이는 데 기여합니다.
정리하자면, 우주비행사가 우주선을 타고 떠다니는 현상은 우주선이 지구 주위를 도는 궤도에 의해 생성되는 미세중력 환경 때문입니다. 이러한 지속적인 자유 낙하 상태에서 우주비행사는 무중력을 경험하고 자신의 움직임을 밀고 반대하는 지지력이 없기 때문에 떠 있는 것처럼 보입니다.
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