지구는 왜 구형일까

우리가 살고 있는 지구는 반지름이 약 6,400km인 구형의 형태이다. 지구는 왜 동그란 구형의 모습을 가지고 있는 것일까? 생각해 보면 지구 말고 태양계의 행성이 모두 구형이다. 수성, 금성, 화성 등 모두 예외 없이 동그랗다. 심지어 우리 태양계의 중심인 태양도 또한 구형이다. 우리 태양계 밖 다른 태양계의 별이나 행성들도 거의 대부분 구형의 모습이다. 왜 그런 것일까?

그것은 바로 태양 같은 별이나 그 별 주위를 도는 행성들이 처음 탄생할 때 만유인력에 의해 물질들이 끌어당겨져 모이면서 태어났기 때문이다. 어떤 물질이 공간에 존재할 때 빛을 제외하고는 모두 질량을 갖고 있다. 이러한 질량은 만유인력에 의해 서로 끌어당겨진다. 물론 그 만유인력이 사방에 존재하지만 많은 물질 중 어떠한 한 물체의 질량이 다른 것에 비해 더 무겁다면 이 물체가 만유인력의 중심이 된다.

이로 인해 질량이 가장 무거운 물체가 자신을 중심으로 그 주위의 물질들을 다 끌어당기기 시작하게 된다. 그 주위의 물질이 모여서 질량이 점점 더 커지면 커질수록 주위의 물질들을 더욱 중심으로 끌어당기게 된다. 이로 인해서 모여진 물질은 당연히 질량의 중심을 기준으로 구의 형태를 띨 수밖에 없다. 사방으로 거리가 일정한 형태의 구가 만유인력을 작용시키는 힘의 중심에서 가장 안정될 수밖에 없기 때문이다.

그렇기에 우주 공간에 있는 무수한 별들이나 행성이 대부분 동그란 구형이 될 수밖에 없다. 물론 우주 공간에는 구형이 아닌 물체들도 상당히 존재하고 있다. 예를 들어 혜성 같은 것은 긴 꼬리가 있는 길쭉한 형태이다. 혜성의 형태가 이렇게 되는 이유도 또한 만유인력 때문이다. 태양으로부터 먼 거리에 있지만, 그 인력에 의해 끌려오는 혜성은 다른 행성과 같이 항상 일정한 궤도에서 공전하지 못하고 태양의 엄청난 인력 때문에 길쭉한 형태인 심각하게 찌그러진 타원궤도를 돌면 지구를 공전하기에 구의 형태를 띠지 못하는 것이다.

지구가 동그란 기하학적인 구형의 모습이기는 하지만 완전한 구는 아니다. 구란 기하학적으로 한 점으로부터 일정한 거리여야 하지만 사실 지구의 반경이 완전히 같지는 않다. 지구의 적도 반경은 6,378km인 반면에 극 반경은 6,357km이다. 적도 부근이 극지방보다 약 21km 더 크다. 이것은 바로 지구의 자전 때문이다. 지구의 자전은 적도 방향으로 극 방향보다 약간 더 큰 원심력을 만들어내게 된다. 이 원심력에 의해 지구가 탄생하면서부터 지구의 적도 반경이 극 반경보다 조금 더 커지게 된 것이다. 만약 지구가 자전하지 않았다면 완전한 구형이었을 것이다. 만약 그렇게 되었더라면 지구 한쪽은 1년 내내 낮이고 반대쪽은 웬만한 생명체도 살아남기 힘든 1년 내내 밤이었을 것이다. 태양 에너지가 1년 내내 그쪽에는 도달하지 않을 것이기 때문이다.

이렇듯 가만히 생각해 보면 자연이란 정말 오묘하고도 신비롭기까지 한 것 같다. 인간으로서는 상상할 수 없는 정말 엄청난 설계자가 바로 자연이다.