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지구의 시간
  • 작성자홍보실
  • 작성일시2019/05/29 14:53
  • 조회수2319

그리스 철학자 디오게네스는 ‘시간은 인간이 쓸 수 있는 것들 가운데 가장 소중한 것이다’라고 말했다.
일 년, 하루, 한 시간, 일 분, 일 초를 허투루 사용하지 말라는 의미다.
짧고 짧은 시간이 모여 지구를 탄생시켰고, 생명의 진화가 이루어졌으며, 세상의 문명이 완성되었다.
스포츠 경기에서는 1초로 우는 자와 웃는 자가 갈리기도 한다.
지구에 얽힌 수많은 ‘시간’에 관한 이야기들.



45억년 365일

60분 60초



지구의 시간






1 철학자,과학자를 넘나들며 펼쳐진 논쟁 '지구의 나이' 지구의 나이는 수천 년간 과학자와 철학자 사이에서도 논쟁의 주제였다. 철학자 아리스토텔레스는 지구가 시작도 끝도 없이 영원히 존재한 다고 생각해, 지구의 나이는 '무한' 하다고 여겼다. 반면 루크레티우스는 고대 그리스 트로이 전쟁 이전의 기록이 없는 것을 근거 삼아, 지구는 트로이 전쟁이 일어나기 전에 만들어졌다고 주장했다. 지구의 나이를 과학적으로 판단하기 시작한 사람은 '절대온도 K(-273˚C를 절대 0도로 표시하는 온도 단위)'로 유명한 물리학자 켈빈 남작이다. 그는 지구가 처음 만들어졌을 때는 펄펄 끓는 상태였다가, 점파적으로 식으면서 지금의 온도가 됐다고 가정했다. 그리고 암석이 식는 속도를 구한 뒤, 현재 온도가 되는 데 걸린 시간을 계산하여 지구의 나이는 1억 년이라고 추정했다. 지구의 나이를 둘러싼 논쟁은 물리학자 마리퀴리 부인이 '방사능'을 발견하면서 새로운 국면을 맞았다. 방사능 물질은 일정한 시간이 흐르면 붕괴되면서 에너지를 발산한다. 방사능 물질의 양이 반으로 줄어드는 데 걸리는 시간을 '반감기'라 하는데, 예로 우라윰-238은 44억 년마다 절반씩 양이 줄어든다. 어느 광물이 처음 만들어질 때 우라윰-238이 100정도 있었는데, 지금 50만 남아있다면 이 광물의 나이는 44억년인 셈이다. 하지만 이 같은 측정 방법의 치명적인 단점이 있다. 현실적으로 지구가 처음 생성됐을 때 만들어진 '암석'을 구할 수 없기 때문이다. 또 지구의 지각은 지진, 화산 활동이 활발하게 일어나 암석 만으로는 정확한 나이를 구할 수 없다. 과학자들은 우주에서 실마리를 찾기도 했다. 우주에는 태양계가 만들어지고 남은 재료가 떠돌아다닌다. 특히 화성과 목성 사이 소행성대에 이런 물질이 많이 모여 있다고 한다. 그런데 약 5만년 전 이 소행성대에서 날아온 것으로 추정되는 운석이 미국 중부 애리조나주 캐니렁 디아블로 근방에 떨어져 커다란 웅덩이를 만들었다. 과학자 클레어 패터슨은 운석에 남아있던 우라늄, 납의 양을 측정해 지구의 나이가 약45.5억 년이라는 것을 처음 밝혀냈다. 그렇다면 왜 이토록 과학자들은 지구의 나이를 찾기 위해 노력하는 걸까. 여기에 생명의 진화, 우주 탄생의 비밀을 풀어줄 중요한 열쇠가 담겨 있기 때문이다.


1 second 2 시간을 정확하게 측정하는 방법 몇 시, 몇 분, 몇 초까지 보여주는 시계는 얼마나 정확할까. 세계 시간의 표준을 '표준시계'라 한다. 이를 측정하기 위해서는 '세슘 133'을 이용한 '세슘 원자 시계'를 사용한다. 원리는 이러하다. 세슘 133에 특정 주파수를 가진 전파를 비추면 세슘 원자의 상태가 변한다. 즉 '들뜬상태'인데, 이러한 들뜬상태를 일으키는 전파가 91억 9,263만 1,770회를 진동하는 시간을 1초라 정의한다. 이는 1967년 '국제도량형총회'에서 결정된 내용이다. 그렇다면 세슘 원자 시계는 얼마나 정확할까. '3000만 년'에 1초의 오차밖에 생기지 않는다. 현재 세계에서 가장 정확한 원자 시계는 스트론튬 원자 시계와 이터븀 원자시계이다. 스트론튬 원자시계에 사용하는 전자기파는 1초에 약 450조 번 진동한다. 이터븀 원자시계의 전자기파는 무려 518조 번 이상 진동한다. 그래서 세슘 원자시계보다 5만배 정보 더 정확하게 시간을 측정할 수 있다. 자의 눈금이 촘촘할수록 더욱 정밀하게 길이를 측정하는 원리와 같다. 3 1초의 중요함 전 세계는 연결되어 있다. 그런 만큼 1초는 무척 중요한 의미를 지닌다. 우리가 일상에서 크게 느끼지는 못하더라도, 1초는 통신의 속도,품질,용량을 결정하는 중요한 요인이다. 1초가 정확하지 않을 때 여러 혼선이 빚어진다. 친구에게 전화를 걸었는데 엉뚱한 사람이 전화를 받을 수 있다. 휴대전화 전파는 기지국을 통해 전달된다. 만약 기지국의 시계가 정확하지 않으면 신호는 서로 섞이게 되고, 친구가 아닌 다른 사람에게로 전화가 가게 된다. 그래서 기지국의 시계는 10만분의 1초 이상의 정확한 시계를 이용한다. GPS 역시 시간이 무척 중요하다. GPS는 3대 이상의 인공위성이 서로 전파가 오가는 시간을 측정해 위치는 알아낸다. 만약 인공위성의 시계가 1,000분의 1초만 틀려도 위치는 300KM나 어극나게 된다.


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