[토론] 지구는 정말 돌고 있을까? (천동설 vs 지동설)

1. 주제 열기

  오늘날 우리는 지구가 둥글다는 사실을 잘 알고 있다. 인공위성을 통해 지구의 사진을 보았기 때문이다. 그러나 옛사람들은 지구가 평평하다고 생각하였다. 아무리 높은 곳에 올라가도 지구 전체를 한눈에 바라볼 수 없었기 때문에 눈에 보이는 대로 믿은 것이다. 옛사람들은 지구가 평평하다고 생각했기에 그에 맞는 관측 사실에만 집중했다. 지구가 둥글다는 인식 후에야 전혀 다른 관측 사실에 관심을 가지기 시작하였다. 

  지구가 둥글다는 증거는 여러가지가 존재한다. 먼저 정확한 인공위성 사진이다. 그러나 이는 옛사람들이 알기 어렵기 때문에 다른 증거를 찾아야 한다. 항구에서 점점 멀어지는 배의 돛은 서서히 사라진다. 만약 지구가 평평하다면 어느 순간 갑자기 사라질 것이다. 또한 월식 중 지구의 그림자를 보면 원의 일부처럼 구부러져 있다. 달과 지구의 방향에 관계없이 매번 완벽한 원형 그림자를 만들어내는 것이다. 

  지구가 둥글다는 것을 인정한 후 태양계의 모습으로 시야를 넓힐 수 있었다. 낮에 하늘을 바라보면 태양이 움직이는 방향을 확인할 수 있다. 사람들은 관측한 사실을 바탕으로 하늘에 있는 것들이 당연히 지구를 중심으로 돌아간다고 생각하였다. 그러나 지구는 빠른 속도로 자전하며 엄청난 속도로 태양 주위를 공전하고 있다. 

 

2. 배경 지식

  한때 사람들은 지구가 우주의 중심이기에 움직이지 않고 태양, 달, 수성, 금성, 화성, 목성, 토성이 지구 주위를 돌고 있다고 믿었다. 이러한 이론을 '천동설'이라고 부른다. 2세기경 천문학자 프톨레마이오스는 천동설을 집대성하여 <알마게스트>라는 책을 작성하였다. 그는 복잡한 천체의 운동을 설명하기 위해 이심원과 주전원이라는 가상의 길을 만들었다. 천체가 하늘을 따라 한 방향으로 움직이는 것이 아니라 궤도의 중심 자체가 지구를 감싸고 있는 가상의 원을 따라 공전하고 있다고 본 것이다. 이러한 천동설은 수학적으로 행성의 겉보기 운동을 가장 정교하게 설명해 주는 이론이었다. 이것이 천동설이 오랫동안 정설로 받아들여진 이유이다. 

  '지동설'은 사실 천동설과 함께 등장하였다. 프톨레마이오스와 동시대 과학자였던 아르키메데스가 지동설을 주장했지만 프톨레마이오스의 설명을 따라잡을 수 없었기 때문에 받아들여지지 않은 것이다. 과학적인 근거를 바탕으로 처음 지동설을 주장한 사람은 코페르니쿠스이다. 이후 갈릴레이가 지동설의 근거가 되는 관측 정보를 추가로 찾아내면서 지동설은 본격적으로 천동설과 대립하기 시작한다. 하지만 천동설의 설명이 지동설보다 간단했고 사람들은 지동설을 쉽게 받아들이지 않았다. 

  

3. 주장 살펴보기

- 천동설

 

  지구가 태양 주위를 도는 것이 아니라 태양이 지구 중심으로 돈다고 봐야 한다. 별들은 원운동을 한다. 원운동에는 세가지가 존재한다. 중심을 향하는 운동, 중심에서 멀어지는 운동, 중심의 둘레를 도는 운동이다. 이때 끌어당기는 힘과 멀어지려는 힘이 평형을 이루어야 한다. 그래야 우주가 유지되기 때문이다. 우주는 지금도 지구를 중심으로 원운동을 하고 있다. 그렇기 때문에 모든 별이 지구를 중심으로 움직이고 있다고 할 수 있다. 또한 만약 지구가 움직인다면 지구에서 공을 머리 위로 던졌을 때 다른 위치로 떨어질 것이다. 지구는 천상의 중심이며 중심에서 가장 가까운 곳에 달이 있고, 다른 천체가 지구를 중심으로 돌고 있다. 그 천체들은 각각 작은 원을 그리며 원운동을 하고 있다. 그 원을 '주전원'이라고 하며 주전원을 통해 태양이 지구를 중심으로 돌고 있는 모양을 그릴 수 있다. 

 

- 지동설 

 

  별들이 원운동을 하는 것과 우주의 중심이 지구인 것은 다른 문제이다. 지구가 움직이기 때문에 여러 천체가 움직이는 것처럼 보이는 것이다. 배를 타고 강을 건너면서 강가를 바라보면 배가 움직이기 때문에 강가가 움직이는 것처럼 보인다, 마찬가지로 지구가 움직이기 때문에 천체가 움직이는 것처럼 보이는 것이다. 비행기를 타고 있을 때 물건을 떨어뜨리면 다른 곳이 아닌 떨어뜨린 위치에 떨어진다. 이처럼 움직이고 있는 물체 안에서도 수직 낙하를 볼 수 있다. 지구 위의 물체가 수직으로 떨어진다고 해서 지구가 운동하지 않는 것은 아니다. 

  또한 주전원으로 모든 현상을 설명하려다보니 주전원의 수가 늘어나게 된다. 주전원이 아니라 단순하게 화성, 목성, 토성의 움직임을 보면 지구가 태양에 가깝고 다른 행성들은 태양에서 멀다는 사실을 알 수 있다. 실제로 세 행성은 태양의 반대편에 있을 때 가장 가까이 보이고, 태양 쪽으로 가면 점점 작게 보인다. 

4. 기타 내용

  현대에는 관측의 발달로 태양도 우리 은하 내부의 한 별에 불과하다는 것이 발견되었다. 태양도 은하 중심의 블랙홀을 중심으로 타원운동을 하고 있는 것이 발견된 것이다. 더 나아가 우리 은하도 우주에 존재하는 수많은 은하 중의 하나임이 발견되었다. 현대 우주론에 의하면 우주에는 특별한 중심은 없고 아인슈타인의 일반상대성이론에 의해 각각의 천체들이 중력의 영향을 받아 운동을 하고 있을 뿐이다.

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

 

 

 

출처 : 토론 콘서트 (서강선), 네이버 지식백과, 에듀넷