3. 중력 가속도

3. 중력 가속도

지구의 중력가속도는 물리단위로 1g로 정한다.
‘g’는 그램이 아니라 gravity의 머리글자로 그냥 ‘g(지)’로 읽는다.
1g는 1초에 4.5미터의 거리를 더 떨어지게 하는 힘이다.
즉 떨어지는 물체의 속도는 매초 4.5미터씩 가속도가 붙어 점점 빨라지게 된다.

물체를 떨어뜨리면 처음 1초 동안에 4.5미터를 떨어진다.
그 다음 1초에는 거기에서 9미터를 더 떨어지고, 그 다음 1초에는 거기에서 또다시 13.5미터를 더 떨어지게 된다. 떨어지는 속도는 4.5미터에 초를 곱하면 된다.

1초 뒤에는 초속 4.5 미터의 속도로 4.5미터 아래에 도달하고
2초 뒤에는 초속 9미터 속도로 13.5미터 아래에 도달하고,
3초 뒤에는 초속 13.5 미터 속도로 27미터에,
4초 뒤에는 초속 18미터 속도로 45미터에,
5초 뒤에는 초속 22.5미터 속도로 67.5 미터 아래에,
6초 뒤에는 초속 27미터 속도로 94.5 미터 지점에 도달한다는 말이다.
시간이 지날수록 낙하속도가 점점 빨라지는 것이다.

2001년 9월 11일, 이슬람과격단체의 테러공격 때 월드 불타는 트레이드센터의 제일 높은 110층 근방, 약 300 미터 높이에서 뛰어내린 사람은 얼마의 시간이 걸려서 땅에 떨어졌을까?
계산을 해보면 중간 높이쯤까지 떨어지는데 7초 내지 8초가 걸리고,
11초 뒤에는 4.5 곱하기 11초, 초속 49.5 미터, 시속 178킬로미터(시속 110마일)의 무시무시한 속도로 297미터 바닥에 떨어지게 된다. 공기의 저항은 무시하고서다.

300 미터 높이에서 떨어지는 11초라는 시간은 떨어지는 사람의 입장에서는 무척 긴 시간일 것이다.
상상만 해도 몸서리가 쳐지는 끔찍한 일이 아닐 수 없다.
언젠가 인터넷에 떠도는 바닥에 떨어진 시신의 사진을 보았는데 내장이 터져 나온 끔찍한 모습을 오래도록 잊을 수가 없었다.

1937년 개통된 아름다운 샌프란시스코 금문교(Golden Gate Bridge)에서는 해마다 수 십 명이 뛰어내려 자살을 한다고 한다.
1995년 금문교의 누적 자살자수가 1,000 명을 곧 돌파할 것이라는 보도가 나오자 1,000 번 째 자살자로 기록되려고 자살하는 사람이 많이 나올 거라 하여 특별경계령이 내려졌고 그 한 달 사이에 10여명의 자살자가 나오기도 했다.
샌프란시스코시 당국의 노력에도 금문교 자살자는 금방 1,000 명을 넘어섰고 난간에 철망을 쳐놓았음에도 지금도 그 위로 기어 올라가 뛰어내림으로 세상을 하직하는 자살자들이 해마다 35명 정도나 되어 2010년에는 1,400명을 넘어섰다고 하는데, 이는 시신이 확인된 숫자일 뿐이고 실제로는 지금까지 2,500 명 이상이 금문교에서 몸을 날렸을 것으로 추정된다고 한다.

세계에서 가장 인기 높은(?) 자살장소가 바로 금문교란다. 2위는 캐나다 토론토의 프린스에드워드 다리, 3위는 파리의 에펠탑, 4위는 뉴욕의 엠파이어 스테이트빌딩, 5위는 그랜드캐년 웨스트림이고 한국의 한강도 상당히 인기 있는 자살장소라고 한다. 근년 들어 한국인 자살자는 매일 34명, 1년에 1만 2천 500명이 이른다고 한다. 이 아름다운 세상, 그 값진 생명을 왜 그리 쉽게 버리는지.......

금문교 다리 위에서 바다까지 높이는 60 미터 남짓에 불과하다.
60 미터 높이를 떨어지는 시간은 5초가 좀 못 되고, 떨어지는 속도는 4.5 미터 곱하기 5초, 초속 22미터 정도이다. 자동차속도로 비교하면 시속 80 킬로미터에 좀 못 미친다.
그런데 겨우 그 정도 높이와 속도인데도, 그리고 아래가 물인데도 대부분 충격으로 내장이 파열되어 사망한다고 한다.
간혹 금문교에서 뛰어내리고도 살아나는 사람이 있긴 하지만 그것은 다행히 바람이나 파도 등의 영향으로 입수각도가 좋아서 충격이 줄어든 경우이다. 인간은 그렇게 연약한 동물(?)이다.

심리학자들에 의하면 높은 곳에서 떨어져서 자살하는 사람은 떨어지는 도중에 극심한 공포로 기절한 상태가 되어 버린다고 한다. 이것만 생각해도 높은 곳에서 뛰어내리는 자살은 할 게 못 된다.
인간이란 얼마나 연약한 존재인가? 겨우 몇 미터 높이에서 떨어져도 깨어져 사망하는, 마치 달걀과도 같이 쉽게 부서지는 인간들이 자동차를 타고 예사로 시속 100 킬로미터(대략 초속 28미터 속도, 약 95미터 높이에서 떨어지는 속도) 넘게 질주하는 것은 또 무슨 만용이란 말인가?

좌우간 이렇게 1초마다 초속 4.5미터씩 가속도가 붙어 떨어지는 속도가 점점 빨라지는 것은 지구가 인력(引力)으로 물체를 끌어당기기 때문이다.
갈릴레오 갈릴레이가 피사의 사탑에 올라가 크고 작은 두 개의 쇠공을 떨어뜨려 두 개의 쇠공이 같은 속도로 떨어지는 것을 실험한 것과 뉴턴이 나무에서 사과가 떨어지는 것을 보고 영감을 얻어 만유인력의 법칙을 발견한 것은 유명한 이야기다.

초음속 전투기 조종사들은 급속선회나 하강 후 급상승 때는 중력가속도의 5~6 배의 중력을 견뎌내어야 한다. 엄청난 중력과 가속으로 피는 다리로 몰리고 머리에는 피가 돌지 않아 조종사가 기절하기도 한단다.

우주선 발사 때도 마찬가지이다. 어마어마한 크기의 로켓이 뿜어내는 엄청난 가속력으로 우주선이 상승할 때 우주선 안의 우주비행사는 엄청난 중력가속도를 견뎌내야 한다.
우주선이 지구궤도에 진입하려면 초속 8 km 이상의 속도가 필요하다.
예를 들어 우주선이 매초 지구의 중력가속도 4배 정도인 초속 20 m씩 속도를 높여간다면 초속 8 km에 도달할 때까지 400초, 즉 7분 정도를 정도 우주비행사들은 의자에서 꼼짝도 못 하고 전신의 피와 내장이 아래로 쏠리는 듯 하는 고문을 당해야 한다는 말이다.

그러나 이렇게 해서 우주선이 도달하는 속도가 겨우 초속 8 킬로미터 정도이다.
그런데 광속으로 우주여행? 어림도 없는 일이다.
광속, 초속 30만 킬로미터에 도달하려면 얼마나 참아야 할까? 약 30만 분! 약 5천 시간, 약 7개월 동안을 엄청난 중력가속도를 참아내어야 하는 것이다. 이런 고문을 당하고 살아남을 인간은 없다. 단 몇 십 분도 견뎌내지 못 하고 절명(絶命)할 것이기 때문이다.

그리고 이렇게 엄청난 추진력을 얻을 수 있는 로켓이나 우주선도 없다. 더구나 광속에 가까워질수록 우주선의 질량은 무한대로 늘어나 추진력도 무한대로 늘어나야 한다. 조그만 우주선에다 에베레스트 산만큼 거대한 로켓을 단다고 해서 광속의 속도를 얻을 수 있는 것이 아니다. 추진력을 얻기는커녕 로켓자체의 무게도 이기지 못 할 것이다.

또한 무서운 것은 광속이 아니라 광속의 10분의 1도 안 되는 속도라 해도 우주공간에서 조그만 티끌이라도 부딪히면 우주선은 산산조각이 나버린다는 사실이다.
조그만 운석이나 티끌 뿐 아니라 우주공간에는 수소원자들이 부유하고 있다. 우주공간에 흩어진 수소원자들은 너무나도 희박하여 아무것도 아닌 것 같지만 수소원자 알갱이 하나라도 광속 가까이 달리는 우주선에 부딪히면 엄청난 파괴력을 발휘할 것이다.

그런데도 사람들은 인간의 과학문명으로 언젠가 다른 천체에 도달하거나 광속의 우주선으로 시간여행이라도 할 수 있을 것처럼 기대한다.  
우주여행? ‘꿈 깨라’다. 그것은 망상이다.

 

출처: 아멘넷/ 작성자: 대장쟁이님