무중력 이야기 가가린이 들려준다

가가린(1934년1968년) 러시아 우주인이었다.1961년 최초의 우주 비행에 성공했다.우주에서 본 지구를 그는 이렇게 말했다.지구는 푸른 빛이었다.

가가린이 우주에서 지구를 보며 한 말 지구는 푸른 빛이다.나는 언제쯤 만날 수 있을까?우주 밖에서 지구를 보면서 하나님의 팔에 감탄해 보고 싶은~~ 무중력을 말하기 전에 중력부터 알아보자.중력은 질량을 가진 두 물가 사이에서 서로 잡아당기는 힘을 말하는데, 만유인력이라고도 한다.우리가 지구에 발을 들여 걸을 수 있는 것은 중력에 의한 것이다.물체 사이에 작용하는 힘이지만 지구는 질량이 너무 크기 때문에 지구에서 물체의 운동을 생각할 때는 지구는 움직이지 않고 지구의 중력 때문에 물체만 움직인다고 봐야 한다.우리가 민감하게 생각하는 체중은 지구가 잡아당기는 중력의 크기다.그래서 중력이 약한 달부터는 1/6으로 줄어들기 때문이다.또 자신의 몸무게를 말할 때는 중력의 단위인 kg 중이므로 10을 곱해야 한다.만약 자신의 몸무게가 50kg이라면 500N이라고 해야 정확한 표현이다.여자분들 모두 숫자에 기함하는 그런… 저도!

엘리베이터에서 체중 변화에 대한 것은 관성의 법칙을 설명하면서 이야기했는데 오늘은 가속도가 중력에 미치는 영향으로 전개해 보려고 한다.내가 체중계를 가지고 직접 실험을 해본 것이다.또 하나 확인하고 싶은 것은 ‘높을수록 체중 변화량이 큰가?’다.엘리베이터를 작동시키면 가속도가 생기지만 엘리베이터가 위로 올라가면 몸은 원래 상태로 있고 싶어하기 때문에 중력이 붙는다.따라서 당근의 몸무게는 늘어나게 된다.반대로 엘리베이터가 내려가면 몸 상태는 원래 상태에 있고 싶어하므로 위 방향으로 힘을 받게 되므로 몸무게는 줄어든다.만약 엘리베이터 줄이 끊어져 추락한다면 이때 낙하하는 가속도는 지구의 중력에 의해 생기는 가속도로 사람의 무게는 0이 된다.그러다 보니 사람이 엘리베이터 바닥에 서 있지 않아 둥둥 떠버리는 무중력 상태가 되는 것이다.

우리는 두 종류의 무중력 상태를 느낄 수 있다. 관성력에 의한 무중력 상태, 예를 들어 지구 주위를 도는 인공위성을 탔을 때 인공위성의 원운동은 지구의 중력이 구심력 역할을 하기 때문에 위성에 탄 사람에게 모든 물체는 전체 체력이 0처럼 느껴지는 무중력 상태가 된다.다른 하나는 지구에서 떨어진 우주 공간에서는 지구의 중력이 너무 약해 중력이 거의 없다고 여겨지는 무중력 상태가 되는 것이다.

이제 무중력 상태에서 물리가 어떻게 변하는지 살펴보자.가끔 영화 같은 곳에서 무중력 상태의 공간에서 둥둥 떠 있는 모습을 볼 수 있었다.물체가 마찰력을 받지 않고 공중에 떠 있을 수 있다는 것이다.무중력 상태에서는 볼펜으로 글씨를 쓸 수도 없다.중력이 없어 액체 잉크가 아래로 내려오지 않아 글씨를 쓸 수 없다.

무중력 상태에서 화학은 어떻게 될까.무중력 공간에서 성냥을 켜면 불꽃이 둥글게 변해 사라진다.그 이유는 연소 시 생긴 연기가 위로 올라가지 못해 불길 주위를 감싸기 때문이다.연기가 불길과 산소가 만나는 것을 방해하기 때문에 불꽃이 금방 꺼지는 것이다.

그렇다면 무중력 상태에서 생물은 어떤 변화가 일어나는 것일까?사람과 같은 고등동물은 유전자가 복잡하고 무중력 상태를 겪어도 유전자가 변하지 않지만 식물이나 미생물 같은 하등 생물은 유전자가 변하기도 한다.또 사람의 체액이 고르게 분포하기 때문에 얼굴이 부어오르고 소변이 많이 나오게 된다.몸속 뼈의 칼슘이 빠져 뼈가 약해지고 힘을 쓸 일이 없어 근육이 약해진다.무중력 상태에서 멀미를 느끼는데 그것은 우리 귓속에 있는 삼반규관이 몸의 중심을 잡아야 하는데 중력이 없기 때문에 삼반규관이 제 기능을 하지 못하고 멀미를 느끼게 되는 것이다.

우리가 만약 무중력 상태로 생활한다면 매우 불편해서 결국은 살아갈 수 없을 것이다.예를 들어 물이나 음료를 마실 수도 없고 열의 대류가 일어나지 않기 때문에 가스레인지에서 라면 같은 조리를 할 수도 없다.무중력 상태에서는 낙하가 이뤄지지 않아 대소변 처리가 어렵다.방울이 되어 사방으로 흩어지기 때문이다.상상만 해도 끔찍하다.

우주선에서 잠을 잘 때는 벽에 고정된 침낭에 들어가 지퍼를 잠그고 잔다.그러니까 모든 면이 쓸 수 있고 좁은 공간에서도 많은 사람이 잘 수 있다는… 하지만 우리는 중력이 존재하는 공간에서 살아왔기 때문에 무중력 상태는 여러 가지 부작용 투성이다.우주로 나가려는 인간의 욕망에 따라 외계인의 생활이 어떻게 달라질지는 앞으로 지켜봐야겠지만 나는 지구인으로 살아가는 것을 좋아한다.