우주 공학자들은 인공위성을 디자인하고 우주 공간에 띄워서 지구 궤도를 돌 수 있도록 정확한 임계속도를 설정해 주어야만 한다. 그래야 지구궤도를 끊임없이 돌 수 있다. 

인공위성이나 우주선뿐만 아니라 지구도 달도 그리고 태양계 행성들 모두 같은 원리로 각기 주어진 궤도를 유지하며 선회하고 있다. 여기서는 우리가 거주하고 있는 지구에 대하여 살펴보려고 한다.

오늘날 우리는 우주선에서 촬영한 지구 사진을 직접 볼 수 있다. 사진으로 우리가 거주하는 이 지구가 둥글고 지표가 대부분 물로 덮인 거대한 물체임을 확인할 수 있다.

물 덩어리 행성(Water Planet)
과학자들은 지구의 반경이 약 6,400km이고 질량(무게)은 대략 6x1,024kg로 추정한다.  비유적으로 말하면 화물차량 한 대가 6조 톤의 무게라고 가정하자. 그러면 지구의 무게는 화물차량 10억 대에 해당한다. 아무튼 엄청난 물체다. 

그런데 지표 대부분이 물로 덮인 물 덩어리다. 이 물 덩어리 지구가 허공에 떠 있다. 오늘날 이를 부인하는 사람은 아무도 없을 것이다.

잘 아는 것처럼 이 거대한 물 덩어리 지구는 허공에 정지 상태로 떠있지 않고 스스로 돌면서 태양의 궤도를 공전을 한다. 매우 역동적이다.

돌면서 달리는 지구
지구는 24시간 주기로 매시간 15도를 스스로 돌면서 태양을 중심으로 공전한다. 공전하는 원주 속도는 초속 29.8 km이다. 이는 고속 탄알보다 30배 이상 빠른 속도이다.  고속 탄환처럼 지구는 태양을 중심으로 365일 5시간 48분 46초 동안 달려서 제자리로 돌아와 일주기를 완료한다. 이것이 바로 1년에 대한 정의이다.

한편 지구의 유일한 위성인 달(Moon)은 자전주기와 공전주기가 같다. 따라서 지구에서 우리는 늘 한쪽 면만 볼 수 있다. 그렇게 조율(설정)되어 있는 것이다. 달이 지구를 선회하는 주기가 29.5일이고 이것이 한 달(month)이다.

“하나님이 가라사대 하늘의 궁창에 광명이 있어 주야를 나뉘게 하라 또 그 광명으로 하여 징조와 사시(four seasons)와 일자(day)와 연한(year)이 이루라” (창1:14)

앞글에서 설명한 바와 같이 지구와 달 모두 역시 각기 구심력과 원심력이 팽팽하게 균형을 이루도록 원 주 속도가 결정된 게 분명하다. 다시 말하지만, 이 특정 원주속도는 우연으로 설명이 불가능하다. 이 특이속도 때문에 사람이 만든 인공위성들과 마찬가지로 지구와 달도 끝 없이 궤도운동을 계속 유지할 수 있는 것이다.

아름다움과 경이의 행성(A Planet of Beauty and Wonder)
우주를 나가 본 우주 비행사들은 한결같이 우주에서 지구를 바라볼 때 표현할 수 없는 아름다움이 있다고 고백한다. 그들은 우주선을 타고 지구를 돌면서 그 장엄함을 누구보다 실감할 수 있었을 것이다. 

우주왕복선 아틀란티스호로 우주여행을 두 번이나 다녀온 가드너(Guy Gardner)는우주에서 지구를 바라보면서 한마디로 말한다면, 첫째는 “지구의 아름다움”이고, 둘째는 “경이”라고 했다. 그리고 “이렇게 거대한 규모의 지구가 기능적으로 완전하고, 또 미적으로도 완벽하다. 이처럼 아름다운 행성이 우연히 저절로 생길 수 없다”라고 단언하였다.

과학자들은 우주에 가장 많은 물질은 수소이고 다음으로 많은 것이 헬륨이라고 이해한다. 그들은 우주 전체 물질의 98%가 수소와 헬륨이고 나머지 기타 모든 원소들이 2%에 불과하다는 것이다. 그러므로 우주에 있는 물질의 대부분이 수소와 헬륨인 셈이다.

태양은 대부분 수소와 헬륨으로 이루어진 가스체이다. 밤하늘에 볼 수 있는 소수의 태양계 행성을 제외하면 모든 별도 태양과 동일한 수소와 헬륨의 가스 덩어리로 추정한다. 그러니까 가벼운 원소인 수소와 헬륨을 제외한 다른 원소들은 우주에서 매우 희귀한 물질이라는 것이다.

희귀 물질의 보고(A Treasure Trove of Rare Materials)
우주에 수많은 별들도 태양과 같아서 지구와는 근본적으로 다르다. 그러나 우리가 살고 있는 지구는 매우 다르다. 또 매우 독특하다. 지구에는 복잡한 원소들이 매우 다양하게 있는 행성이기 때문이다. 한 마디로 지구에는 매우 희귀하고 특별한 물질들의 보고이다.

물질의 관점에서뿐만 아니라 지구가 생명 유지에 적합한 요인이 수없이 많다. 태양으로부터의 거리, 자전 속도와 공전 속도, 회전축의 기울기, 그 크기와 무게 등 수많은 요소가 긴밀하게 조율되어 있다. 이는 물리법칙들이 서로 긴밀하고 엄격하게 맞물려서 마치 칼날 끝에 선 것처럼 균형이 잡혀있다고 과학자들은 고백한다. 따라서 지구에서 생명이 유지되기에 적합한 이유를 나열해 보면 수없이 많아서 이것을 우연의 소산으로 볼 수 없다는 것이다.

특별히 지구의 대기를 살펴보자. 지표의 대기는 78%의 질소(N)와 21%의 산소(O2)로 구성되어 있다. 여기에 다음과 같은 궁금한 점들이 있다. 왜 대기에는 식물들의 성장에 꼭 필요한 질소가 78%이고 호흡하는 동물에게 없어서 안 되는 산소가 21%일까? 그리고 이 대기의 성분 비율이 항상 유지되고 있을까? 또 왜 질소와 산소가 골고루 균일하게 섞여서 존재하고 있을까?

과학자에겐 이 모두 심각한 질문들이다. 그러나 아무도 모른다. 어느 참고서에도 정답이 없다. 그런데 구약의 욥기서 28장에는 창조주 하나님께서 대기의 무게와 또 물의 분량을 정해 놓으셨다고 그 답을 제시해 주고 있다.

“이는 그(하나님)가 땅 끝까지 감찰하시며 온 천하를 살피시며 바람(대기)의 무게를 정하시며 물의 분량을 정하시며... (욥기 28:24-25)”

그렇다. 우리가 거주하는 지구는 매우 특별하다. 이 순간도 우리가 인식하든 안 하든 상관없이 지구는 총알처럼 빠르게 달리며 주어진 임무를 다하고 있다. 이는 아마도 행성 위에 모두가 평안히 거할 수 있도록 모든 것을 감찰하시며 붙들고 계신 지혜자요 전능자인 창조자의 배려가 아닐까? 다음 장에서는 다이내믹 관점에서 태양계와 은하계가 얼마나 역동적인지 자세히 살펴보려고 한다.

“내가 땅의 기초를 놓을 때에 네가 어디 있었느냐 네가 깨달아 알았거든 말할지니라누가 그것의 도량법을 정하였는지, 누가 그 줄을 그것의 위에 띄웠는지 네가 아느냐 그것의 주추는 무엇 위에 세웠으며 그 모퉁잇돌을 누가 놓았느냐” (욥 38:4-6).

* 이동용 박사(항공우주 공학박사, 창조과학선교회 강사, MCC & ECC 물리학 교수), 저서: The Universe of Dynamics-Fearfully & Wonderfully Made in Awesome Harmony!