지구의 중심은 어떻게 찾았을까? -1편

– 에라토스테네스부터 뉴턴, 중력장까지

지구 중심은 어떻게 찾을 수 있을까?
보이지 않는 그 중심을 어떻게 알아냈을까요?
현미경도, 드론도, 위성도 없던 시대에 고대인들은 어떻게 지구가 둥글고 중심이 있다는 것을 알았을까요?
그리고 오늘날 우리는 그 중심이 정확히 어디에 있는지 어떻게 확신할 수 있을까요?

이 시리즈 첫 번째 글에서는 ‘지구 중심’의 개념이 어떻게 시작되었고,
고대와 근대 과학자들이 어떤 원리로 중심을 구했는지,
그리고 그 기반이 되는 개념인 중력장에 대해서도 함께 살펴보겠습니다.

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✅ 에라토스테네스 – 그림자로 측정한 지구의 중심까지 거리

기원전 3세기, 고대 이집트의 과학자 에라토스테네스는 믿기 힘든 실험을 하나 합니다.

🌞 태양, 그림자, 그리고 두 도시

• 시에네(현재 아스완)에서는 하지 정오에 태양빛이 우물 바닥에 수직으로 떨어지는 것을 관찰
• 같은 시간, 알렉산드리아에서는 똑같이 수직이 되지 않고 그림자가 생김
• 두 도시 사이 거리: 약 800km
• 그림자 각도 차이: 약 7.2도 (360도의 1/50)

🧮 계산

만약 이 각도가 지구의 중심을 향한 두 반지름 사이의 각도라면,
전체 원(지구)의 둘레는 800km × 50 = 약 40,000km!

이 방식으로 그는 지구 반지름 ≒ 6,371km를 유도할 수 있었고,
이는 곧 지구 중심까지의 거리를 세계 최초로 계산한 사례가 됩니다.

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⚖️ 뉴턴 – 중심으로 끌어당기는 힘의 원리

17세기, 아이작 뉴턴은 완전히 다른 방식으로 지구 중심을 해석합니다.
그는 모든 물체는 서로를 끌어당긴다(만유인력)는 사실을 수학적으로 정립했고,
그 힘이 항상 질량 중심을 향해 작용한다는 것도 밝혔습니다.

🌍 뉴턴의 핵심 기여

• 지구는 완전한 구가 아니라 적도 쪽이 부푼 회전타원체
• 중력은 지구 전체 질량이 모여 있는 중심점(질량 중심)으로 작용
• 이 질량 중심은 우리가 말하는 지구의 중심과 거의 일치합니다

즉, 뉴턴은 지구의 ‘중심’이 단지 거리의 중심이 아니라
중력이 수렴하는 ‘힘의 중심’이라는 새로운 개념을 소개한 셈입니다.

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🌌 중력장이란 무엇인가?

중력장(gravitational field)은
어떤 물체가 공간에 중력을 퍼뜨리는 것처럼 작용하는 힘의 분포를 뜻합니다.

🔎 쉽게 말하면?

• 지구는 모든 물체를 끌어당깁니다.
• 이 힘은 중심에서 멀어질수록 약해지고, 중심에 가까울수록 강해집니다.
• 이 ‘중력이 작용하는 공간 전체’가 바로 중력장입니다.

📌 특징

우리는 중력장을 측정하여
지구 내부의 밀도 변화, 지각의 구조, 빙하 이동,
그리고 지구의 정확한 중심 위치까지 알 수 있습니다.

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🔄 구의 중심 vs 지구의 중심

 

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🧭 마무리하며 – 중심을 향한 첫걸음

에라토스테네스는 빛과 그림자로,
뉴턴은 힘과 수식으로
‘지구 중심’을 보지 않고도 이해하고, 계산해냈습니다.

이제 우리는 위성, 지진파, 중력장 지도까지 사용해
지구 중심을 정밀하게 그려낼 수 있는 시대에 살고 있습니다.

하지만 그 모든 시작은,
‘지구에는 중심이 있다’는 단순한 발상에서 비롯된 것이죠.

 

 

 

 

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