지구
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1. 개요
небо очень и очень темное, а Земля голубоватая. Все хорошо видно.
'''우주는 매우 어두웠으나, 지구는 푸르렀습니다. 모든 것이 명확하게 보였습니다.'''
우리 은하의 오리온자리 나선팔에 위치한 태양계를 구성하는 행성 중 하나로, 태양의 세 번째 궤도를 돌고 있다. 현재까지 인류가 알아낸 바로는, 생명체와 지성체가 세운 문명이 존재하는 것이 입증된 유일한 천체다.'''우리 인류는 아이들의 미래를 소중히 여기는 똑같은 인간이며, 지구라는 작은 별에 함께 사는 이웃입니다.'''
오늘날 쓰이는 '지구'라는 단어는 근대 일본에서 서양의 서적을 번역하면서 생긴 일본식 한자어이며, 전통적인 한자문화권에서는 곤여(坤輿) 혹은 대괴(大塊)라고 불렀으나, 이는 천체로서의 지구를 나타내기보다는 '세계' 그 자체를 의미하는 바가 컸다. 이 밖에도 중국의 사상가 량치차오(梁啓超)는 혼원구라는 명칭을 사용하기도 했다.
2. 생명체가 존재할 수 있는 이유
생명체가 자생하는 이유는 '''액체 상태의 물'''[11] 과 대기층 등이 존재하기 때문이다. 이 전제를 충족해야 하는 이유는, 현재까지 발견된 생물체는 탄소 유기화합물이며, 이 탄소유기화합물은 상기 두 조건이 없으면 만들어지지 않기 때문이다. 탄소 유기화합물로 구성된 생명체가 자생할 좋은 조건은 다음과 같다.
- 적절한 질량.[12] 지구는 수성처럼 너무 작지도, 해왕성처럼 너무 크지도 않아서 생명체가 존재하기 유리한 조건이다. 현재 지구 질량의 1.25배만 커졌어도 지질 활동이 과도하게 활발해져 대지가 가라앉아 바다 행성이 됐을 것이고, 목성처럼 질량이 너무 커지면 수소, 헬륨과 같은 가스를 많이 끌어들여 생물체가 살기가 불가능한 목성형 행성이 됐을 것이다. 반대로 질량이 너무 작을 경우에는, 그러니까 현 지구 질량의 0.96배 이하로만 되었어도 지질 활동이 줄어들고 중력이 약해져 화성이나 수성처럼 대기가 줄어든다.
- 자기장이 존재한다. 그런데 이는 조금만 작았으면 외핵, 내핵 구분이 없어 쉽게 사라졌을 것이다. 사실 지구만 한 크기에서도 어렵다. 자기장이 중요한 이유는, 자기장이 없으면 태양풍에서 유래된 엄청나게 해로운 고에너지 하전입자들이 그대로 지구로 유입돼서 생명체들(혹은 생명체의 재료)을 전부 파괴하고, 바다조차도 증발해서 분해됐을 것이다. 자기장이 없을 때의 행성에 미치는 영향은 금성, 화성 문서로.[13][14]
- 온도, 크기를 기준으로 생명체가 살기에 적합한 궤도(골디락스 존)에 정착했다.
- 45억 년 동안 지속되어온 판구조 운동에 의한 다양하고 역동적인 환경과 물질의 극적인 순환과 저장이 일어났다.
- 태양계 내의 목성급 질량의 거대가스 행성이 목성밖에 없고, 두 번째로 질량이 큰 토성이 목성보다 질량이 훨씬 작은 데다가, 모항성 가까이에서 공전하는 뜨거운 목성이 없다는 점.[17]
- 달의 존재로 지구 내부의 열이 조금 더 오래 지속될 수 있었다. 지구 내부가 달의 인력에 의해 움직여 마찰열이 발생한다.
- 유난히 큰 위성인 달이 존재해 자전축이 비교적 천천히 세차운동을 하게 한다. 이는 급격한 기후 변화를 막아주어 생명체 번성에 기여했다. 또한 달이 지구를 공전하면서 서서히 자전 에너지를 빼앗아가 지구의 자전주기가 24시간이 되었다. 원시 지구의 자전 시간은 대략 6시간이었고, 달이 없다면 현재 자전 시간은 대략 8시간이었을 거라고 한다. 출처. 목성에 비교할 바는 아니지만 지구로 떨어지는 소행성 중 일부를 대신 맞아주기도 한다.
- 모항성 태양이 우리 은하의 중심부가 아닌 변두리에 위치한다. 은하 중심부에 위치할수록 늙은 별들이 많아 초신성 폭발에 휩쓸리거나 중성자별, 은하 중심에 존재하는 거대 블랙홀이나 다른 블랙홀에 의해 악영향을 받기 쉽다. 그리고 중심부에서 너무 멀어도 지구형 행성과 생명체의 생성에 필요한 중원소들[18] 의 양이 줄어들어 생명체가 나타나기 힘들다.
- 슈퍼 플레어가 발생하기에는 목성형 행성과 태양 사이의 거리가 멀어 자기장 간섭이 일어나지 않아 발생하지 않는다.
미국 캘리포니아 산타크루즈 대학의 우주물리학자 그레그 러플린이 평가한 바에 의하면 2011년 현재 가치는 약 3천조 파운드라고 한다.[19]
3. 물리적 특징
전체 표면의 70%가 물로 덮였고 나머지 30%가 육지인 물의 행성이다.[20] 물이 표면을 대부분 덮었기 때문에, 우주에서 본 지구는 푸른색 공 위로 흰색 구름들이 춤을 추면서 지나가는 것처럼 보인다. 구름이 조금만 덮고 있어도 대륙은 잘 보이지 않고, 마찬가지로 인간이 산다는 증거도 식별하기가 어렵다.[21]
현재 태양계에서 지구형 행성 중[22] 가장 크고 무거운[23] 천체이다. 또한 현재까지 지구 기반 생명체들에게 적합한 환경[24] 을 유지하고 있는 행성이다. 현재 생물이 살아갈 만한 행성 중에서 유일하게 생명체의 존재가 확실하게 알려진 행성이다.
지구의 내부는 대기권, 지각, 맨틀, 외핵, 내핵으로 구성된다. 관련 다큐. 물론 외핵/내핵은커녕 맨틀조차 실제로 본 적은 없지만, 지진파를 통해서 지구 내부가 서로 각기 다른 층으로 구성되었음을 알 수 있다. 핵으로 갈수록 온도가 뜨겁고 압력이 높다. 그런데 연구 결과에 의하면 철로 된 내핵 안에 또 다른 핵이 있을 가능성도 있다고 한다.
온도가 무척 낮은 지각은 딱딱하게 행동하지만, 그보다 깊은 곳에 있는 맨틀과 핵은 높은 압력과 온도 때문에 행동방식이 다르다. 맨틀은 고체이지만, 보통 사람들의 생각과 다르게 '흐른다'. 물론 인간의 관점에서는 인지조차 힘든 흐름이다. 내부가 워낙 초고온, 초고압의 상태이기 때문에 고체인데도 대류현상이 일어나는데, 맨틀 대류의 정확한 양상과 메커니즘은 아직도 연구 대상이다.
위성으로 달이 있다. 지금은 대부분 태양력을 쓰지만, 인류 역사에서 달은 매우 중요한 역할을 했다. 위성의 특성상 시시각각 모양이 바뀌기 때문에 달력을 만들기에 편리하다.
자전에 걸리는 시간은 23시간 56분 4.09054초이다. 하루는 정확하게 24시간이다. 자전 주기는 행성을, 하루의 길이는 태양을 기준으로 하는데, 지구가 공전함에 따라 태양이 항상 사이를 움직이는 것으로 보이므로 하루의 길이와 자전에 걸리는 시간은 약간 다르다. 자전에 걸리는 시간은 100년마다 0.000017초 느려진다. 초창기 지구가 생성되었을 때는 아주 뜨거운 행성이었고, 자전에 걸리는 시간이 고작 3시간에서 4시간이었다. 공룡이 살던 때에는 하루가 22시간에 가까웠다고 한다. 신기한 사실은 인간만 24시간을 하루로 인식하는 것이 아니라는 것이다. 인간 말고 다른 생명체도 24시간에 맞춰서 생활하는데, 이는 태양으로부터 대부분의 생물이 에너지를 공급받으며, 태양이 뜨고 지는 시간이 일정하기 때문이다. 잘 알려진 체내시계(하루의 주기가 체내에 내장되어 있다는 시계)는 원핵 시아노박테리아/청록생 세균(prokaryotic cyanobacteria)의 것인데, 며칠 동안 22시간에 맞춰서 생활했다고 한다. 관련 영상
공전에 걸리는 시간은 365.2064일이 걸린다. 공전 주기 역시 세차운동 때문에 1년의 길이와 약간 다르다. 1년의 길이는 약 365.2422일이다. 이 때문에 윤년이 있는 것이다.
정확히는 31,559,997.50880493329128109995635094초이다. 이는 $$ \displaystyle \frac{2 \pi \times \frac{q + Q}{2}}{v} $$을 계산한 값이다. 여기서 $$q ≒ 147,098,074$$ km는 근일점에서의 거리, $$Q ≒ 152,097,751$$ km는 원일점에서의 거리, $$v ≒ 29.783$$ km/s는 속도이다. 오해할 수 있는데 달리 지구의 계절 변화는 이 태양과의 거리 자체와는 큰 관련이 없으며, 자전축의 기울기에 따른 태양 고도의 변화가 더 크다.
4. 탄생
현재까지의 연구에 따르면 약 45억 6천만 년 전에 태양계가 처음 만들어지기 시작했고, 45억 4천만 년 전쯤에 원시지구라고 할 수 있는 것이 어느 정도 생성되었으며, 45억 3천만 년 전(대략 태양계 형성 시작 3천만 년 후)에 원시지구는 최소지름 1만 km 정도에서 화성만 한 원시행성(가칭 테이아)과 충돌했다. 그리하여 달이 생겼다고 하는 것이 대충돌설이다. 그리고 26억 년 전에 호기성 생물이 등장. 산소가 대기 중에 살포됨으로써 당시 지구 대기에 산재해있던 메탄과 강렬한 반응을 일으켜 적도까지 얼어버리는 초(超) 빙하기가 있었고, 이는 6억 년 전에 다시 한 번 일어났다. 자세한 내용은 눈덩이 지구 항목으로.
고생대 말 판게아가 형성되어 당시 대륙붕에 살던 많은 생물들이 멸종했다. 그리고 뒤이어 거대 플룸에 의한 거대지각변동에 의해 지구의 산소 농도가 10%대로 감소하여 전체 생물의 98%가 절멸하는 사태가 발생한다. 그리고 중생대 말 그 유명한 운석 충돌에 의해 대부분의 공룡이 멸종하고[25] 신생대에 접어들어 지금에 이르렀다.
지구 생성 때부터 판게아 형성까지 지구 대륙의 대부분은 남반구에 있었다고 한다(한반도 포함). 아직도 남반구에 존재하는 아프리카 대륙에서 인류의 조상이 출현했다고 한다. 하지만 21세기의 대륙과 인구 분포는 반대로 북반구에 몰려 있다.
20세기 후반, 21세기 초 외계 행성이 많이 발견되면서 지구와 비슷한 외계 행성을 찾으려는 노력이 계속되고 있다. 현재의 기술 수준은 아슬아슬하게 지구보다 몇 배 큰 천체를 찾는 수준까지 발전해 왔고, 지구 정도 크기를 지닌 별 찾기는 머지않아 흔하게 이루어질 전망이다. 다만 문제는 '생명체가 사는' 제2의 지구가 있느냐는 것이다. 이미 그 후보자는 발견되었다. 자세한 것은 글리제 581과 외계 행성 항목으로.
형성된 시기는 대략 45.7억 년 전이라고 추정한다. 이는 지구 및 달, 운석의 샘플을 방사성 동위원소 연대측정법으로 조사한 결과를 토대로 추정한 것이다. 여담이지만 지구의 나이 측정을 토대로 수학자 폴 에르되시는 그가 어렸을 때 지구의 나이가 20억 년이었는데, 시간이 지나서 지구의 나이가 45억 년이 되었다며 자신의 나이가 25억 살이라고 농담했다.
5. 모양에 대한 인식
지구의 형상에 관해서는 과거에는 대다수 평평하다고 생각하였으나, 오늘날에는 절대 다수가 구형임을 알고 있다. 물론 지상에 살면서 지구가 둥글다는 사실을 느끼기는 힘들다. 그 정도로 넓은 평지와 높은 전망대가 없기 때문. 가장 쉬운 방법은 구글어스를 보면 된다. 하지만 구글이 믿음직스럽지가 않다면, 육안으로 알아볼 수 있는 방법은 먼 바다에서 들어오는 배를 보는 것이다. 수평선이라면 배의 전면이 보여야 하지만 실제로는 위에서부터 보인다. 그것 말고도 개기월식이 지구의 그림자 때문에 생기는 것을 봐도 지구가 둥글다는 것을 알 수 있다.
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우주에서 본 북유럽. 발트 해를 동쪽에서 바라본 모습이다.[26] 이 정도 높이까지 올라가야 구형으로 보이기 시작한다.
어째서 절대 다수인지는 지구 구형론 문서로. 엄밀히 말하자면 지구는 완전한 구형이 아닌 적도 둘레(적도반지름)가 남극과 북극(극반지름)을 잇는 둘레보다 더 큰 타원체형에 더 가깝다.[27]
6. 사진
- 고화질로 보기
- 고화질 밤 사진 (2012)
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사진은 보이저 1호가 태양계를 벗어나면서 약 60억 km 거리에서 지구를 향하여 찍은 사진. 동그라미 속 창백한 푸른 점(pale blue dot)이 바로 우리가 사는 '''지구'''다.[28]
참고로 이 사진은 칼 세이건의 강력한 주장으로 찍힌 사진인데, 당시 나사에서는 이 사진을 찍는 것에 대해 반대 의견이 많았다고 한다. 태양 바로 옆을 찍는 것이기 때문에 보이저 1호의 카메라를 손상시킬 수 있다는 이유.[29]"저 점을 다시 보세요. 저것이 바로 이곳입니다. 저것이 우리의 고향입니다. 저것이 우리입니다. 우리가 사랑하는 모든 이들, 우리가 알고 들어보았을 모든 사람들, 존재했던 모든 인류가 저 곳에서 삶을 영위했습니다. 우리의 모든 즐거움과 고통이, 우리가 확신하는 모든 종교, 이념, 경제 체제가, 모든 사냥꾼과 약탈자가, 모든 영웅과 겁쟁이가, 모든 문명의 창시자와 파괴자가, 모든 왕과 농부가, 사랑에 빠진 모든 젊은 연인들이, 모든 어머니와 아버지가, 희망에 찬 모든 아이가, 모든 발명가와 탐험가가, 모든 도덕 선생님들이, 모든 부패한 정치가가, 모든 인기 연예인들이, 모든 위대한 지도자들이, 모든 성인과 죄인들이 저곳 - 태양 빛 속에 부유하는 먼지의 티끌 위에서 살았던 것입니다.
지구는 우주라는 거대한 극장의 아주 작은 무대입니다. 그 모든 장군과 황제들이 아주 잠시 동안 저 점의 일부분을 지배하려 한 탓에 흘렀던 수많은 피의 강들을 생각해 보십시오. 저 점의 한 영역의 주민들이 거의 분간할 수도 없는 다른 영역의 주민들에게 얼마나 많은 잔학 행위를 저지르는지를, 그들이 얼마나 자주 불화를 일으키고, 얼마나 간절히 서로를 죽이고 싶어 하며, 얼마나 열렬히 서로를 증오하는지를 생각해 보십시오.
우리의 만용, 우리의 자만심, 우리가 우주 속의 특별한 존재라는 착각에 대해, 저 희미하게 빛나는 점은 이의를 제기합니다. 우리 행성은 사방을 뒤덮은 어두운 우주 속의 외로운 하나의 알갱이입니다. 이 거대함 속에 묻힌 우리를 우리 자신으로부터 구해 줄 이들이 다른 곳에서 찾아올 기미는 보이지 않습니다.
아직까지 알려진 바로 지구는 생명을 품은 유일한 행성입니다. 적어도 가까운 미래에 우리 종이 이주할 수 있는 곳은 없습니다. 다른 세계를 방문할 순 있지만, 정착은 아직 불가능합니다. 좋든 싫든, 현재로선 우리가 머물 곳은 지구뿐입니다.
천문학을 공부하면 겸손해지고 인격이 함양된다는 말이 있습니다. 멀리서 찍힌 이 이미지만큼 인간의 자만이 어리석다는 걸 잘 보여 주는 건 없을 겁니다. 저 사진은 우리가 서로 친절하게 대하고, 우리가 아는 유일한 보금자리인 창백한 푸른 점을 소중히 보존하는 것이 우리의 의무임을 강조하고 있는 것입니다."
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- 칼 세이건(Carl Sagan)
인터넷상에서 물이 없는 지구의 사진이라고 떠도는 사진. 바닷물이 없으면 지구는 동그랗게 보이지 않고 저 모양이 될거라는 말인데, 실제로 저 사진은 물이 없는 지구를 표현한게 아니라 지구 각 지점의 중력을 표현한 그림이다. 지구의 중력가속도는 9.8m/s2이지만 지반 성분 등의 이유로 지역마다 중력이 달라지게 되는데(그래봐야 0.01~3m/s2 정도의 작은 차이들 뿐이지만),[30] 그 차이를 과장시켜 표현해 놓은 것. 지구 상에서 가장 깊은 부분 중 하나인 환태평양 지진대(마리아나 해구가 있는 곳)가 하얗게 표시되어 있고, 아프리카 대륙의 킬리만자로(아프리카의 지붕이라 불리는 가장 높은 산) 또한 하얗게 표시되어 있다는 점에서 저 자료가 고도와는 하등 관계가 없는 자료라는 점은 쉽게 알 수 있다. 무엇보다 지구 전체의 크기에 비해 지표면의 차이는 상당히 미미한 수준이다.
지구에서 가장 높은 곳은 에베레스트 산인데, 그 높이가 해수면 기준으로 약 8.8Km 정도이다. 지구에서 가장 낮은 곳은 태평양 마리아나 해구의 챌린저 해연인데, 그 깊이가 해수면 기준으로 약 11Km 정도이다. 즉 지구 표면에서 가장 높은 곳과 낮은 곳의 차이가 20Km 정도라는 뜻. 그런데 지구는 반지름이 6천Km나 되는 엄청난 크기이기 때문에, 지구 표면에 20Km 정도의 굴곡은 전혀 느껴지지 않는다. 당장 밤하늘의 보름달만 봐도 알 수 있다. 달은 물도 없고 크기도 지구보다 훨씬 작으며, 풍화작용이 없어서 지표면의 굴곡도 지구보다 훨씬 심하지만, 그래도 그냥 둥글게 보인다. 지구도 마찬가지다. 바닷물이 없더라도 지구는 그냥 둥글게 보인다.
7. 지구의 역사
8. 지구의 나이
9. 지구의 구조
10. 위성
10.1. 준위성
- [말발굽궤도]
- [말발굽궤도]
- [말발굽궤도]
- 2004 GU9
- 2006 FV35
- 2013 LX28
- 2014 OL339
- 카모오알레바
10.2. 임시 위성
11. 기타
우리 은하를 기준으로 볼 때 지구는 중간 거리[31] 에 위치한다. 인류가 가장 멀리서 지구를 바라본 모습은 보이저 1호가 찍은 사진이다.#
지구에 목성형 행성의 고리가 있다면? 이라는 가정을 하여, 여러 곳의 풍경을 목성형 행성의 고리를 합성한 풍경 사진과 영상이 인기를 끌기도 했다. 영상에 삽입된 슈베르트의 아베 마리아와 함께 보고 있자면 정말 지구에도 고리가 있었으면 좋겠다고 느껴지는 작품.
현재 지속적으로 지구 자기장이 약화되고 있다#는 글이 곳곳에 보인다. 지구자기역전 항목으로. 지구 역사로 치면 꽤 자주 일어나는 일인데, 정말 심각한 문제였다면 지구에 생명이고 뭐고 없었을 것이다.
나사에서 녹음한 우주 밖에서의 지구의 소리. 물론 우주엔 소리를 전달할 수 있는 매개체가 없으므로, 정확히는 보이저호에서 관측한 진동을 인간이 들을 수 있는 주파수에 맞춰서 변환한 것이라고 한다.
나사 연구 결과에 따르면# 지구와 같이 생명체가 거주할 수 있는 가능성이 잠재한 지구형 행성들이 아직 만들어지지도 않았다는 주장도 있다. 엄밀히 따지면 우리는 아직 빅뱅의 잔재를 관측할 수 있는 우주사의 초기를 살아가는 셈인지라, 생명체가 거주할 가능성이 잠재한 행성은 전체 우주, 정확히는 관측 가능한 우주에서 지구를 포함해 이제 8% 정도가 탄생했다.
이 연구 결과에 따르면 지구의 인류는 우주 전체로 따졌을 때(정확히는 관측 가능한 우주) 상당히 이른 시기에 진화해 탄생한 지적 생명체이다. 지적 생명체가 탄생하기까지 대략 수십억 년 세월과 몇 차례 종족 번성의 위기가 온다는 점마저 고려할 때, 우리는 다른 지적 생명체들과 또 앞으로 태어날 지적 생명체들의 기준에서 정말로 일찍 태어나 번성한, 일종의 선구자 격인 지적 종족일 가능성이 있다. 어느 정도 빨리 태어났냐고 하면 앞으로 생겨날 수도 있는 지적 생명체들은 빅뱅의 잔재를 관측할 수 없어[32] 우주의 탄생 과정을 영영 알 수 없을 정도로 우리는 우주의 초기를 살고 있다는 소리다.
이 연구 결과가 정확하다면 이것을 통해 지금까지 적어도 우리 은하에서 다른 지적 생명체와 조우하지 못한 이유도 일부 설명이 가능하다. 하지만 우리가 굉장히 빠르게 태어난 지적 생명체에 속한 8%라고 하더라도, 어마어마한 우주의 규모를 생각하면 지적 생명체는 무수히 많을 가능성이 매우 높으며, 최소 한 은하당 지구형 행성이 수백억 개에서 수천억 개가 있음을 감안해야 한다. 더더욱 우리와 같은 탄소 생명체라는 보장이 없다는 점까지 생각하면 이보다 훨씬 많을 수도 있겠지만. 어쩌면 우리 은하에 있을 그들이 우리보다 좀 더 늦게 문명을 건설해 우리보다 미개하거나 고만고만한 수준에 불과하다면 당연히 조우하지 못한다.
이 이야기는 자연과학의 페르미 역설 문서에서 더 자세하게 설명한다.
단, 국부 은하군 말고 다른 은하군에 생명체가 존재한다면 아무리 초광속 기술이 발달한다 한들, 다른 은하군으로 벗어나 서로 조우한다는 건 불가능에 가깝다. 암흑에너지로 이미 은하군들은 초월적인 속도로 멀어지고 있고 그 속도도 점점 증가하고 있기 때문이다. 먼 미래 은하군 내에 있는 은하들이 전부 합쳐져 거대한 타원 은하를 형성할 쯤이면 이미 다른 은하군들은 적색편이로 인해 정보 교환이 일어나지 않아 서로 고립된 상태로 살아갈 것이다. 다른 은하군이 존재한다는 증거를 찾지 못하고 말이다.
2020년 6월 18일, 캐나다 브리티시 컬럼비아 대학 물리천문학과 제이미 매튜 교수가 이끄는 연구팀에 의하면, 우리 은하의 약 4천억 개 별 중 7% 남짓한 태양과 같은 G형 주계열성은 5개당 한 개꼴로 지구 같은 행성[33] 이 있으므로 우리 은하에만 지구형 행성이 최대 60억 개가 있을 수 있다고 한다. #