위성이 알려주는 지구의 중심 - 지구중심 4편

– GPS와 중력장 측정으로 밝혀낸 질량 중심

지진파를 통해 지구 내부를 알아냈다면,
현대의 우리는 이제 하늘에서 지구를 바라보며 중심을 찾습니다.
바로 인공위성과 GPS 기술, 그리고 중력장 지도 덕분이죠.

이번 글에서는 21세기 기술로 지구 중심을 측정하는 방법을 소개합니다.

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📡 위성은 어떻게 지구 중심을 볼 수 있을까?

먼저 핵심 개념부터 정리해봅니다.

인공위성은 지구 중력을 따라 회전합니다.
위성의 궤도와 속도를 정확히 분석하면,
중력장이 가장 집중된 지점, 즉 지구의 질량 중심(center of mass)을 찾을 수 있습니다.

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🌍 질량 중심(Mass Center)이란?

지구는 균일한 구가 아닙니다.
맨틀, 내핵, 외핵, 대륙, 해양이 서로 다른 밀도를 가지고 있기 때문에,
중력도 장소마다 미세하게 다릅니다.

중력장이 가장 균형을 이루는 한 점,
그곳이 바로 질량 중심입니다.

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🔬 어떻게 측정할까? – 대표적인 세 가지 기술

✅ 1. GPS(GNSS) 기반 지표 변위 측정

• 지표면에 설치된 고정 GPS 수신기 수천 개가
  위성으로부터 보내는 신호를 매초 기록합니다.
• 이 데이터를 수년간 누적하면,
  지구 표면의 미세한 이동, 지각판의 움직임,
  그리고 지구 전체의 회전 중심까지 계산할 수 있습니다.

✅ 2. SLR (Satellite Laser Ranging)

• 레이저를 위성에 쏘고, 되돌아오는 시간으로
  위성과 지표 사이의 거리 변화를 측정합니다.
• 중력에 의한 위성의 미세한 흔들림을 감지하여
  지구 질량의 분포와 중심을 추정합니다.

✅ 3. GRACE 위성 쌍(중력 측정 전문 위성)

• NASA와 독일 항공우주센터가 운영하는 쌍둥이 위성 시스템
• 두 위성이 지구 중력에 따라 서로 간의 거리 차를 계속 측정
• 이 차이를 바탕으로 지구 전체 중력장의 정밀 지도 작성 가능

GRACE 데이터는 빙하 감소, 해양 이동, 지각 융기 등
다양한 지질학적 현상을 중심 추이와 함께 추적할 수 있게 해줍니다.

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📈 위성이 보여준 지구의 중심

결과적으로 확인된 사실

• 지구의 질량 중심은 반지름 약 6,371km 내부,
  지오이드 기준 지구 중심점과 일치
• 계절별 빙하 이동, 지각판 활동에 따라 중력장의 중심은 미세하게 이동함

예시:

• 빙하가 녹는 속도가 빠르면 북반구의 질량이 줄어들고
  중심이 남쪽으로 아주 미세하게 이동하기도 함

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🛰️ 지금도 측정 중이다

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🧭 마무리 – 위성으로 중심을 본다는 것

과거에는 태양의 그림자, 진자의 흔들림, 지진파의 반응을 통해
지구 중심을 유추했다면,
오늘날 우리는 위성의 눈으로
실시간으로 지구 중심을 추적할 수 있게 되었습니다.

지구는 끊임없이 움직입니다.
하지만 중심을 향한 탐구는 변하지 않습니다.
지구 중심은 단지 '한 점'이 아니라,
우리가 우주 속에서 존재하고 균형을 이루는 기준점이기도 합니다.

 

 

구의 가장 큰 단면-대원-을 구하는 방법은 뭘까?

 

지구 중심은 어떻게 계산했을까? －지구중심２편

 

지구 중심은 어떻게 알았을까? -지구중심 3편

 

지구의 중심은 어떻게 찾았을까? -1편