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빛의 속도와 우주의 크기
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2022년 01월 21일(금) 16:25 [주간문경] 
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| | | ↑↑ 김 안 제
서울대학교 명예교수
문경대학교 석좌교수
한국자치발전연구원 원장 | ⓒ (주)문경사랑 | |
자연이 갖는 속도 가운데 대표적인 것 셋을 들면 소리와 빛과 영혼일 것이다. 이 가운데 소리의 속도가 가장 느려 초속(秒, S) 340m, 곧 0.34km이고, 다음이 빛의 속도로서 초속 30만km, 곧 3×10^5km이며, 가장 빠른 것이 영혼으로서 초당 혼속(魂速)은 41조 2천억km, 곧 4.12×10^13km이다. 따라서 이들이 1년간 가는 거리를 각각 음년(音年), 광년(光年), 혼년(魂年)이라 한다면 그 크기는 다음과 같다.
음년(Voice-Year=VY)=0.34km/s×3.15576×10^7s=1.072×10^7km, 광년(Light-Year=LY)=3×10^5km/s×3.15576×10^7s=9.463×10^12km,
혼년 (Soul-Year=SY)=4.12×10^13km/s×3.15576×10^7s=1.3001×10^21km.
그러면 지구에서 보내는 소리와 빛과 영혼이 하늘의 주요 별들에 도착하는 시간은 얼마나 될까? 가까운 것은 우리가 사용하는 일상적인 시간으로 표시할 수도 있지만 멀리 있는 것은 1년간 긴 거리를 나타내는 음년, 광년, 혼년 등으로 표시하는 게 더 편리할 것이다.
먼저 지구에서 3,844×10^5km 떨어져 있는 가장 가까운 달에 도착하는 시간은 소리는 지구에서 1.131×10^6초, 곧 13.1일 걸리고, 빛은 1.281초 걸리며, 영혼은 9.33×10^-9초 걸린다.
지구에서 7.834×10^7km 밖에 있는 화성(火星)까지는 소리는 7.307 음년, 빛은 4.35분, 영혼은 1.901×10^-6초 걸린다.
우리 태양계의 중심이자 지구에서 1.496×10^8km 떨어져 있는 태양까지는 소리의 경우 13.955 음년, 빛의 경우 8.31분, 영혼의 경우 3.631×10^-6초 걸린다.
우리 태양계 내 행성 중 가장 멀리 떨어져 있는 해왕성(海王星)은 지구에서 4.346×10^9km 밖에 있으며, 여기까지의 도달시간은 소리의 경우 405.41 음년, 빛은 4.02시간, 영혼은 1.054×10^-5초 소요된다.
태양계 밖에 있는 천랑성(天浪星)은 지구에서 8.1382×10^13km나 멀리 있어 소리로도 7.591×10^6 음년, 빛으로도 8.6 광년, 영혼은 1.98초가 소요된다.
우리에게 익숙한 견우성(牽牛星)은 1.5707×10^14km 멀리 있기 때문에 소리는 1.465×10^7 음년, 빛은 16.6 광년, 영혼은 3.81초나 소요되고, 그의 부인격인 직녀성(織女星)은 2.4604×10^14km 멀리 있어 소리는 2.295×10^7 음년과 빛은 26광년 및 영혼은 5.97초를 요하게 된다.
그리고 천개성(天蓋星)은 9.2737×10^14km 떨어져 있어 소리로는 8.65×10^7 음년, 빛은 98광년, 영혼은 22.5초만큼 걸리게 된다.
아주 멀리 있는 북극성(北極星)은 지구에서 1.0315×10^16km나 떨어져 있어 소리는 9.622×10^10 음년을 요하고 빛은 1.099광년을 요하며 영혼은 4.17분을 요하고 있다.
우주의 끝까지는 지구에서 1.04×10^23km만큼 떨어져 있기 때문에 소리로는 9.701×10^15 음년이 지나야 도달하고, 빛으로는 1.099×10^10광년, 즉 약 101억 광년을 필요로 하며, 영혼은 79.99 혼년, 즉 약 80년이 지나야 도달할 수 있게 된다.
별들 간의 거리를 재는 단위로 음속을 쓰기에는 너무 느리고 영혼의 속도, 즉 혼속을 사용하기에는 너무 빨라서 광속을 적당한 것으로 하며, 천문학에서는 이 광년을 기본단위로 사용하고 있다.
빛, 즉 광(光)은 태양이나 고열의 물질에서 나와 공간을 전파하는 전자파(電磁波)이다. 이의 속도, 즉 광속도는 독일 태생의 미국 물리학자로서 1907년에 노벨물리학상을 수상한 마이켈슨(Albert Abraham Michelson, 1852~1931) 등의 측정에 의한 진공(眞空) 속 속도인 2.993×10^5km/s(≑30만km/s)를 가장 확실한 수치로 인정하고 있다.
‘진공 중에서의 빛의 속도는 광원(光源)이 정지하여 있거나 등속도운동(等速度運動)을 하거나 똑같다’는 원리가 있는데, 이를 <광속도 불변의 원리>라고 하며 이는 상대성 이론(相對性 理論)의 출발점인 근본 가정(根本假定)의 하나이다.
필자가 90년 전에 태어났다고 하면 출생시의 고고(呱呱)의 성(聲)이 현재는 목성(木星)을 지나 토성(土星)을 향해 가고 있으며, 내 몸에서 나온 반사광(反射光)은 직녀성을 지나 천개성을 바라보고 달리고 있을 것이다. 그리고 태어날 때의 영혼의 일부는 우주 끝의 외곽을 얼마 전에 통과하여 현재 우주 밖 허공을 날라가고 있는 중이다.
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