[과학을 읽다]날씬해지려면 '적도'로 가세요

[아시아경제 김종화 기자] 적도와 남북극 지방에서의 무게는 서로 다릅니다. 왜 그럴까요?

그 이유를 알기 위해서는 무게와 질량의 차이부터 이해해야 합니다. 질량은 물질 고유의 변하지 않는 양이고, 무게는 지구가 당기는 힘을 말합니다. 그래서 무게는 지구가 당기는 힘이 변하면 변할 수 있습니다.

우리가 흔히 무게의 단위로 알고 있는 '㎏'도 질량의 단위이지 무게의 단위가 아닙니다. 무게의 단위는 '㎏중'이라고 하는 것이 맞습니다.

지구가 당기는 힘이 변하는 이유는 지구의 지름과 지구의 자전, 두 가지 이유 때문입니다.

지구의 지름은 남북극과 적도가 서로 다릅니다. 지구는 완전한 구체가 아닌 타원형이기 때문입니다. 적도면의 둘레는 4만77㎞이고, 남북극의 둘레는 4만9㎞여서 적도면의 둘레가 68㎞ 더 깁니다. 당연히 지구의 지름도 서로 다릅니다. 적도의 지름은 1만2756㎞, 남북극의 지름은 1만2714km로 남북극의 지름이 42㎞ 짧습니다.

지구가 당기는 힘, 즉 중력이 곧 물체의 무게입니다. 뉴턴의 만유인력의 법칙에 따르면, 중력(만유인력)은 거리의 제곱에 반비례합니다. 거리가 짧을수록 당기는 힘이 더 세다는 뜻입니다. 그래서 남북극에서는 더 무거워지고, 적도에서는 더 가벼워집니다.

두번째는 지구의 자전 때문인데 남북극을 축으로 회전하는 지구의 원심력을 가장 많이 받는 곳이 적도입니다. 지금보다 지구의 자전 속도가 더 빨라지면 적도 주변의 사람들은 지구 밖으로 튕겨 나갈지도 모릅니다. 비올 때 우산을 빙글빙글 돌리면 빗방울이 밖으로 튀어나가는 원리와 같습니다.

남북극은 이런 원심력의 영향이 거의 없어 중력을 고스란히 받지만 적도에서는 원심력의 효과로 중력이 덜 작용하는 것입니다.

무게의 차이를 계산하기 위해서는 힘의 단위인 '뉴턴(N)'을 알아야 합니다. 뉴턴(N)은 질량이 1㎏인 물체가 1㎨의 가속도로 움직이게 하는 힘입니다. 질량이 1㎏인 물체가 낙하하는 가속도는 9.8 ㎨인데 이 물체에는 9.8N의 힘이 작용합니다. 다시 말해, 지표면에서 지구의 중력가속도는 9.8N이고, 보통 1㎏의 물체가 누르는 힘이 9.8N이라는 말입니다.

한국표준과학연구원 관계자는 "대략적으로 계산해보면, 남북극에서 몸무게가 60㎏중인 사람은 적도에서 59.7㎏중 정도로 300g중 정도 몸무게가 줄어든다"고 설명했습니다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr