천동설과 지동설

천동설과 지동설

■ 천동설과 지동설

지구는 자전하고 있지만, 우리는 그것을 느낄 수 없습니다. 그래서 옛날 사람들은 지구가 자전하는 것이 아니라 하늘(천구)이 회전을 한다고 생각했습니다. 태양을 비롯한 별들이 지구를 중심으로 돈다는 천동설(天動說)은 우리가 직접 우주 밖으로 나가서 관측을 할 수 없었기에 과거에는 거의 사실처럼 여겨졌습니다. 하지만, 사실은 지구가 자전을 하고 있기 때문에 상대적으로 정지해 있는 우주가 움직이는 것처럼 보였던 것이었습니다.

 

2세기 무렵 프톨레마이오스는 하늘에서 움직이는 별들과 태양의 움직임을 관찰하고는 천체의 모든 별과 태양이 지구를 중심으로 공전을 한다고 생각하였습니다. 이를 지구 중심설 또는 천동설이라고 합니다. 그런데 천동설을 통해 별들의 움직임을 바라볼 때 몇 가지 문제점이 발생하게 되었는데 별의 ‘연주 시차’와 금성의 모양 변화가 그것이었습니다. 별의 연주 시차란 지구가 태양을 중심으로 공전 운동을 하기 때문에 별을 바라보았을 때 별의 위치가 상대적으로 바뀌어 보이는 현상을 말하는 것으로, 지구가 천동설에서 얘기하는 것처럼 가만히 있다면 연주 시차가 나타날 리가 없기 때문에 천동설로는 연주 시차를 설명할 수가 없었습니다. 또한 금성을 관측하면 달처럼 다양한 모양의 변화가 나타나는데 천동설에 의하면 금성은 초승달 또는 그믐달 모양으로만 보여야 했기 때문에 금성의 위상 변화 역시 천동설로는 설명할 수가 없었습니다.

▲ 프톨레마이오스의 우주 체계(천동설)(출처: 에듀넷)

16세기에 이르러 코페르니쿠스는 지구도 움직일 수 있다는 가정 아래 별의 움직임을 관찰하였고 이러한 가정이 별의 움직임을 더 잘 설명한다는 것을 알아내었습니다. 그리하여 코페르니쿠스는 지구 중심설이 아닌 태양 중심설, 즉 지구를 포함한 행성들은 태양을 중심으로 공전한다는 지동설(地動說)을 주장하게 되었습니다.

▲ 코페르니쿠스의 우주 체계(지동설)(출처: 에듀넷)

이러한 지동설은 갈릴레오 갈릴레이의 망원경을 이용한 정확한 관측을 통해 입증되었으며 이후 케플러와 뉴턴 같은 학자들이 천체 관측 자료를 바탕으로 별의 연주 시차, 금성의 모양 변화 등 천동설로는 설명할 수 없었던 현상들을 지동설로 설명해 내면서 지동설이 옳다는 것이 증명되었습니다.

■ 지구의 운동

"그래도 지구는 돈다." 갈릴레오 갈릴레이가 지동설을 주장하는 책을 쓴 이유로 1633년에 종교 재판을 받고 앞으로 지동설을 주장하지 않을 것을 약속한 후 집으로 돌아오며 했다고 전해지는 말입니다. 당시 사람들에게 지구가 움직인다는 것은 믿기 어려운 사실이었지만 지금은 지구가 운동한다는 것을 누구나 알고 있습니다. 그럼 이제 지구의 운동에 대해서 알아볼까요? 지구는 1시간에 약 1,670km의 속도로 서쪽에서 동쪽으로 회전(자전)하면서, 태양을 둘러싼 대략 9억 6천 만km에 달하는 타원 궤도를 1년 동안 돌고(공전) 있습니다. 지구의 운동으로 생기는 현상 중 대표적인 것은 일주 운동과 계절 변화인데 일주 운동은 지구의 자전에 의해 생기는 현상이며, 계절의 변화는 지구의 자전축이 기울어진 상태로 공전하기 때문에 생기는 현상입니다.

우리는 매일 하늘에 뜨고 지는 해처럼 별들과 행성들도 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지는 현상을 볼 수 있습니다. 그런데 태양과 별은 움직이지 않고 한 곳에 머물러 있습니다. 그러면 이들은 왜 움직이는 것처럼 보이는 것일까? 그것은 우리가 살고 있는 지구가 서쪽에서 동쪽으로 자전하기 때문입니다. 지구가 서쪽에서 동쪽으로 자전하기 때문에 지구 위에 있는 우리에게는 태양이 마치 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지는 것처럼 보이게 되는 것입니다.

하늘의 별들이 하루에 한 바퀴 회전하는 것처럼 보이는 것 또한 지구의 자전으로 인하여 나타나는 현상입니다. 실제로 하늘의 별들은 고정되어 있지만 지구가 매일 한 바퀴씩 회전하기 때문에, 북극성을 포함한 모든 별은 지구 자전축을 중심으로 동심원을 그리는 것처럼 보이게 됩니다. 이렇게 한 바퀴를 도는 데 약 23시간 56분이 걸리며, 이는 지구의 자전 주기와 같습니다.

[자료출처: 에듀넷]