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기초·응용과학
김민재 리포터
2025-07-14

[과학이 밝혀낸 101가지 놀라운 사실들] 우주에도 색깔이 있다? 과학이 선사하는 경이로운 세계 (1)

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* 기자 주: 해당 기사는 BBC sciencefocus의 '과학이 밝혀낸 101가지 놀라운 사실들' 기사를 참조로 작성되었음을 알려드립니다. https://www.sciencefocus.com/science/fun-facts

​우주와 천체의 놀라운 비밀들

밤하늘을 올려다보며 우리가 상상해 온 우주는 과연 어떤 모습일까? 인류가 수천 년 동안 바라본 우주는 우리의 상상을 뛰어넘는 놀라운 비밀들로 가득하다. 우주의 신비는 끝이 없다. 인류가 우주를 탐험할수록 더 많은 경이로운 발견들이 기다리고 있을 것이다. 제임스 웹 우주망원경과 같은 최첨단 기술을 통해 우리는 138억 년 전 우주 초기의 모습까지도 관측할 수 있게 되었으며, 앞으로도 상상을 초월하는 발견들이 계속될 것이다.

태양계 너머 은하수, 그리고 우주 전체에 이르기까지 과학자들이 발견한 경이로운 사실들을 통해 우주의 신비로운 세계를 탐험해 보자.

 

우주의 색깔과 소리: '감각'으로 느끼는 우주

- 우주 전체의 평균 색깔이 '코스믹 라떼'라고 불린다는 사실을 아는가? 2002년 천문학자들의 연구에 따르면 은하들에서 오는 빛을 평균 내면 흰색에 가까운 베이지색이 나온다고 한다. 이는 우주 전체가 하나의 거대한 커피색 공간임을 의미한다. 이 색깔은 푸른색을 띠는 젊은 별들과 나이 든 붉은 붉은 별들의 빛이 혼합되어 나타나는 결과이다.

우주 전체의 평균 색깔은 '라떼' 색깔이다 ©Getty Images
우주 전체의 평균 색깔은 '라떼' 색깔이다 ©Getty Images

- 태양은 실제로 소리를 내고 있다. 압력파의 형태로 발생하는 이 소리는 수백 마일에 달하는 파장을 가지고 있어 인간의 청각 범위를 훨씬 벗어난다. 태양의 내부에서는 수소 원자들이 헬륨으로 융합하면서 엄청난 에너지를 방출하고, 이 과정에서 복잡한 음향 진동이 발생한다. 만약 우주에 공기가 있다면 우리는 태양으로부터 끊임없이 웅웅거리는 소리를 들을 수 있을 것이다. 과학자들은 이러한 태양의 진동을 '태양 지진학'이라는 분야에서 연구하여 태양 내부 구조를 이해하는 데 활용하고 있다.

- 대중에게 가장 아름다운 천체로 인식되는 혜성의 냄새는 우리가 예상하는 것보다 훨씬 불쾌하다. 67P/추류모프-게라시멘코 혜성의 성분 분석 결과, 황화수소(썩은 달걀 냄새), 암모니아(오줌 냄새), 이산화황(타는 성냥 냄새), 시안화수소(아몬드 냄새)가 발견되었다. 2016년에는 실제로 혜성의 냄새를 담은 프로모션 엽서까지 제작되었을 정도다. 이러한 화학물질들은 태양계 초기의 원시 물질을 보존하고 있어 우주의 기원을 연구하는 데 중요한 단서를 제공한다.

흥미롭게도 아름다운 천체 혜성의 냄새는 우리가 예상하는 것보다 훨씬 불쾌하다 ©Getty Images
흥미롭게도 아름다운 천체 혜성의 냄새는 우리가 예상하는 것보다 훨씬 불쾌하다 ©Getty Images

- 번개가 가지는 전하는 매우 강렬해서 온도가 30,000°C(54,000°F)에 달한다. 이는 태양 표면 온도인 5,500°C보다 훨씬 높은 수치로, 번개는 태양 표면보다 무려 5배나 더 뜨겁다. 번개의 이러한 극한 온도는 찰나의 순간에만 지속되지만 그 강력함은 모래를 유리로 변화시킬 수 있을 정도가 된다.

번개가 가지는 전하는 매우 강렬해서 온도가 30,000°C(54,000°F)에 달한다 ©Getty Images
번개가 가지는 전하는 매우 강렬해서 온도가 30,000°C(54,000°F)에 달한다 ©Getty Images

- 망원경 없이 맨눈으로 볼 수 있는 모든 별들은 약 4,000광년 이내에 위치한다. 즉 우리가 보는 별빛은 최대 4,000년 전의 모습이며, 현대인들은 이집트에서 피라미드가 건설되던 시대의 빛을 보고 있는 셈이다. 실제로 밤하늘에서 가장 밝게 보이는 별 중 하나인 시리우스는 8.6광년 떨어져 있어 지금 우리가 보는 것은 8.6년 전의 모습이다.

 

태양계의 경계와 특별한 행성들

- 우리 태양계에는 명확한 '벽'이 존재한다. 헬리오포즈라고 불리는 이 경계는 태양풍이 멀리 있는 별들로부터 오는 입자의 바람을 밀어낼 만큼 뜨겁지 않은 지역이다. 이곳은 태양계와 성간 공간의 경계벽으로 여겨진다. 보이저 1호와 2호가 이 경계를 넘어서면서 인류는 처음으로 성간 공간의 실제 특성을 직접 관측할 수 있게 되었다.

- 토성의 가장 큰 위성인 타이탄에서는 메탄 성분의 비가 내린다. 타이탄은 태양계에서 지구를 제외하고 유일하게 짙은 대기를 가진 위성이며, 강과 호수, 바다가 존재한다. 하지만 이들은 모두 물이 아닌 액체 메탄으로 이루어져 있다. 타이탄의 표면 온도는 -179°C로 극도로 차가워 물은 얼음처럼 단단하지만 메탄은 액체 상태로 존재할 수 있다.

- 수성은 '평균적으로' 볼 때 지구에 가장 가까운 행성이다. 지구와 가장 가깝다고 알려진 금성과의 평균 거리는 1.14 천문단위(AU)다. 반면 평균적으로 수성은 지구로부터 1.04 AU 떨어져 있다. 하지만 금성은 여전히 태양 주위 궤도의 일부로서 지구에 가장 가까이 다가온다. 이는 '평균 거리'와 '최단 거리'의 차이 때문이다. 궤도 역학적으로 계산하면 수성이 평균적으로 모든 행성에 가장 가까운 거리에 있다.

- 금성에서 나타나는 무지개는 '글로리'라고 불린다. 여러 색깔의 동심원으로 나타나는 이 현상은 물방울 내에서의 빛의 간섭으로 인해 발생한다. 이는 지구의 무지개를 만드는 빛의 반사, 굴절, 분산과는 다른 원리다. 글로리 현상은 지구에서도 특정 조건 하에서 비행기에서 관찰할 수 있으며 파일럿들 사이에서는 '브로켄의 유령'이라고도 불린다.

- 우주 어딘가에 우리 태양계로부터 '불과 40광년' 정도밖에 떨어지지 않은 곳에 55 Cancri e라는 행성이 있는데, 이 행성은 대부분이 다이아몬드로 이루어져 있다. 지구보다 약 2배 크며 게자리 방향으로 약 40광년 떨어진 곳에 위치한다. 이 행성의 표면 온도는 2,000도에 달하기 때문에 극도의 압력과 온도로 인해 탄소가 다이아몬드 형태로 결정화된 것으로 추정된다. 이 행성의 가치는 지구 전체 경제의 약 26.9 nonillion 달러에 해당할 것으로 계산된다.

 

달과 지구의 흥미로운 관계

- 남반구에서 보는 달은 북반구와 비교해 거꾸로 보인다. 이는 지구의 곡률 때문이다. 흔히들 북반구에서 '달 속의 남자'로 보이는 모양이 남반구에서는 토끼처럼 보인다고 해석하곤 한다. 하지만 달의 무늬에 대한 해석은 지리적 위치보다는 문화적 전통에 따라 달라진다. 예를 들면 서양 문화권에서는 '달 속의 남자'로 보는 반면 동아시아 문화권(한국, 일본, 중국)에서는 토끼가 방아를 찧는 모습으로 해석한다. 달의 모습 차이는 각 문화권에서 달에 대한 다양한 설화와 전설이 생겨나는 배경이 되었다.

- 사실 달은 지금도 조금씩 줄어들고 있다. 지난 수억 년 동안 달의 반지름이 약 50m 정도 줄어들었다. '문퀘이크'라고 불리는 신비로운 지진 활동이 이 현상의 원인으로 추정된다. 이는 달의 내부가 서서히 식으면서 수축하고 있음을 의미한다. 흥미롭게도 이러한 달의 수축은 달 표면에 거대한 절벽들을 만들어내고 있다.

- 1972년 아폴로 16호의 찰스 듀크 우주비행사는 달에 가족사진을 남겨두었다. 자신과 두 아들, 그리고 아내가 함께 찍은 이 사진은 현재도 달 표면에 그대로 남아 있다. 하지만 50년 이상 달의 강한 자외선과 극한 온도 변화에 노출되어 있었기 때문에 사진은 완전히 바래 거의 사라졌을 가능성이 높다. 게다가 달의 온도는 햇빛에서 127°C(260°F)까지 올라가고 밤에는 무려 -173°C(-280°F)까지 내려간다. 이 사진은 너무 작아서 달 위성으로는 확인할 수 없어 현재로서는 정확한 상태를 알 방법이 없다. 인류의 또 다른 유인 달 탐사선의 방문을 기대해 보자. 

- NASA는 달 착륙 프로젝트 내용의 일부를 실제로 '조작'했다. 이 말에 음모론자들은 순간 흥분할 수 있겠지만 닐 암스트롱의 달 착륙과 달 표면에 인류의 첫 발걸음을 내디뎠다는 사실은 당연히 조작되지 않은 과학적 진실이다. 하지만 우주비행사들이 지구로 돌아온 후에 진행된 검역 프로토콜은 대부분이 하나의 큰 쇼에 불과했다. 최초의 달 탐사를 추진하던 당시에는 달에서 오는 미생물에 대한 우려가 있었지만, 실제로는 달에는 생명체가 없다는 것이 거의 확실했다. NASA는 그저 만약의 경우를 대비해 철저한 검역 절차를 진행했으며, 이는 과학적 신중함을 표현한 것이라 해석할 수 있다.

 

거리와 움직임: 우주 속 지구의 여행

- 우리는 매일 250만 킬로미터를 여행하고 있다는 사실을 인식하지 못한다. 지구는 태양 중심을 기준으로 하루에 약 250만 킬로미터, 은하수 중심을 기준으로는 약 1,900만 킬로미터를 이동한다. 지구의 공전 속도는 초당 약 30km로 이는 총알보다 100배 빠른 속도다. 이러한 엄청난 속도에도 불구하고 우리가 움직임을 느끼지 못하는 이유는 모든 것이 함께 같은 속도로 움직이며 상대적인 움직임이 없기 때문이다.

- 지구의 자전 속도는 변하고 있다. 실제로는 느려지고 있어서 평균적으로 하루의 길이가 한 세기마다 약 1.8밀리 초씩 늘어나고 있다. 6억 년 전에는 하루가 21시간에 불과했다. 이는 달의 중력이 지구에 미치는 조석 마찰 때문이다. 이러한 변화로 인해 과학자들은 때때로 '윤초'를 추가하여 원자시계와 지구 자전을 맞춰야 한다.

- 지구의 자기극 또한 움직이고 있다. 북극과 남극의 자기 역전은 지난 7,100만 년 동안 171번 발생했으며, 현재 북극은 연간 약 55킬로미터씩 이동하고 있다. 1990년까지는 연간 15km였던 것에 비해 크게 증가한 수치다. 과학자들은 이러한 가속화가 지구 내핵의 변화와 관련이 있을 것으로 추정하고 있다.

- 우주에서도 요요를 할 수 있다. 2012년 NASA 우주비행사 돈 페티트가 국제우주정거장에서 요요를 가져가 여러 기술을 시연했다. 요요는 주로 각운동량 보존 법칙에 의존하여 작동하는데 이런 법칙은 요요의 줄을 팽팽하게 유지하는 한 미중력 상태에서도 적용된다. 미중력 환경에서는 요요가 '잠자기' 상태에서 더 오래 회전할 수 있으며, 지구에서와는 다른 독특한 움직임 패턴을 보인다.

김민재 리포터
minjae.gaspar.kim@gmail.com
저작권자 2025-07-14 ⓒ ScienceTimes

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