지구의 중력이 있다면 그힘은 어디에서 나오는건가요

Question

일단 중력이 있다면 중력을 발휘하는 그 자체가 있을건데 그건 어디있는건가요 지구의 중심에 있는건가요 그럼 그 중심 그러니까 지구 가운데 뭔가가 있다고보면되나요

Answer 1

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

중력은 모든 물체에게 작용하는 자연 법칙으로 물체들 사이에 존재하는 힘입니다. 이 힘은 물체의 질량과 거리에 따라 달라지며 지구의 중력은 지구의 질량과 물체와의 거리에 따라 영향을 받습니다.

지구의 중심에는 지구의 질량이 모여있는 핵심 부분이 있습니다. 이 부분은 지구의 모든 물체에게 중력을 발휘하는 중심이라고 볼 수 있습니다. 따라서 지구의 중력은 지구의 중심에서 발생하는 것으로 이해할 수 있습니다.

하지만 중력은 지구뿐만 아니라 모든 물체에게 작용하는 법칙이기 때문에 지구의 중심이 아닌 다른 물체에서도 중력이 발생합니다. 예를 들어 태양의 중심에서도 태양의 중력이 발생하며 지구의 중력과 마찬가지로 태양의 질량과 물체와의 거리에 따라 영향을 받습니다.

따라서 중력은 모든 물체에게서 발생하는 법칙이며 지구의 중력은 지구의 중심에서 발생하는 것으로 이해할 수 있습니다. 감사합니다.

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Answer 2

안녕하세요. 차호정 과학전문가입니다.

지구 중력의 원천은 지구의 자전에 의한 힘입니다. 즉 지구가 회전하면서 발생하는 구심력이 중력이라고 생각하시면 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

우리가 공중에 떠다니지 않고 땅에 발을 붙이고 사는 것도 다 지구 중력 덕분이지만, 지구에서도 중력이 강한 곳이 있는가 하면, 상대적으로 약한 곳도 있다. 그러나 아직까지 중력의 정체는 완전히 밝혀지진 않았다. 아인슈타인의 일반 상대성 원리에 의하면, 중력이란 실재하는 힘이 아니라, 질량에 의해 휘어진 시공간의 곡률이다. 물질은 공간을 휘게 하고 공간은 그 휘어진 곡률에 따라 물질을 움직인다.

중력을 전하는 ‘중력파’ 가설이 아인슈타인에 의해 제안되었는데, 마침내 일반상대성 이론이 나온 지 1세기가 지난 2016년 2월 12일, 지구로부터 13억 광년 떨어져 있는 2개의 블랙홀이 결합하면서 발생한 중력파가 라이고(LIGO·레이저 간섭계 중력파 관측소)에 의해 발견되었다.

위의 ‘포츠담 중력 감자’는 고감도 탐지기를 탑재한 인공위성 CHAMP(Challenging Mini-satellite Payload)와 GRACE(Gravity Recovery And Climate Experiment)가 지구 궤도를 돌면서 작성한 지구 중력장의 크기를 지구 표면의 높이로 시각화한 3차원 지구 모형이다. 결과물로 나온 것이 마치 감자 같은 모양인데다, 주로 독일 포츠담에서 연구가 진행된 탓으로 약간 코믹한 이름을 얻게 된 것이다. ‘지구 중력 지도’라고도 한다.

CHAMP는 2000년 7월 발사된 독일의 과학위성으로, 지구 중력장과 자기장 데이터를 10초에 한 번 꼴로 측정하여 이를 전송했다. 이후 독일항공우주센터(DLR)와 미 항공우주국(NASA)의 합동 프로젝트로 2002년 3월 GRACE 위성이 발사되었다. GRACE 위성은 같은 높이에서 지구를 공전하는 2개의 위성으로, 두 개의 위성이 약 220km의 간격을 유지하며 궤도 운동을 한다. 그런데 높은 산이나 계곡, 바다와 육지의 경계 등 지구 내부의 밀도 변화에 따라 중력의 변화가 나타나는 곳을 지나게 되면 두 위성 사이의 거리에는 미세한 변화가 생기는데, 이 거리를 측정하여 지구의 중력 변화를 계산한 것이다.

CHAMP와 GRACE의 관측자료를 토대로 작성된 포츠담 중력 감자는 2014년 12월 15일 NASA의 ‘오늘의 천체사진(APOD)’에 소개되면서 큰 주목을 받았다. 이 지도에서 높게 튀어나온 부분은 다른 곳보다 중력이 강하다는 뜻으로 붉은색으로 칠해져 있다. 인도양 부근처럼 움푹 들어간 곳은 중력이 약한 지역이며 푸른색으로 표시되어 있다. 울퉁불퉁한 모습을 한 이유는 중력을 유발하는 지구의 밀도 분포 또는 지형 분포 등이 불규칙하기 때문이다.

이 지도를 장기간에 걸쳐 연구하면 지구 표면에서 나타나는 질량 이동 양상을 알 수 있는데, 이를 통해 빙하가 녹는 현상, 해류의 변화 등을 알아낼 수 있다. 포츠담 중력 감자는 평균 해수면을 기준으로 한 등포텐셜면인 지오이드(Geoid)에 해당한다. 위의 중력 지도는 2005년에 작성된 지도에다 2011년에 보다 정밀한 중력 데이터를 보태어 완성된 것이다.