지구 자전이 지금 당장 멈춘다면? 우리에게 무슨 일이 일어날까?

사이언스 트레이너 구와코 켄입니다. 매일이 실험입니다.

“지금 이 순간에도 나는 지구의 자전 덕분에 시속 1,000km가 넘는 속도로 우주를 달리고 있다.” 이렇게 말해도 대부분은 실감이 나지 않습니다. 그럴 수밖에 없는 이유는, 지구도, 공기도, 바다도, 그리고 우리 몸도 모두 같은 속도로 함께 움직이고 있기 때문입니다. 마치 KTX 안에서 점프해도 뒤로 밀려나지 않는 것과 같은 원리죠.

어느 날 학생들의 학습 소감을 읽다가 이런 질문을 발견했습니다.

“만약 지구의 자전이 갑자기 멈춘다면 어떻게 될까요?”

너무 흥미로운 질문이라, 이번에는 과학적으로 진지하게 생각해 보았습니다.

결론부터 말하면, 인류 멸망 수준의 대재앙입니다. 하나씩 살펴보겠습니다.

이미지는 AI를 이용해 제작했습니다.

지구는 얼마나 빠르게 자전하고 있을까?

지구는 24시간 동안 한 바퀴(약 4만 km)를 회전합니다. 단순 계산으로 적도에서는 시속 약 1,700km에 이르죠. 하지만 위도에 따라 속도는 달라지며, 일본(도쿄 부근, 북위 35도)에서는 시속 약 1,350~1,400km 정도입니다. 우리는 매일 여객기의 순항 속도를 훨씬 뛰어넘는 속도로 우주를 여행하고 있는 셈입니다.

정말 사람과 동물은 날아가 버릴까?

바로 여기서 물리학이 재미있어집니다. 관성의 법칙(뉴턴의 제1법칙)에 따르면, 외부에서 힘이 작용하지 않는 한 물체는 원래의 운동을 계속하려고 합니다. 따라서 지면이 갑자기 멈춰도 우리 몸은 기존의 속도로 계속 움직이려 합니다.

하지만 실제로는 마찰과 공기 저항이 존재하기 때문에, 단순히 “시속 1,400km로 슝 날아간다”는 식으로 끝나는 이야기는 아닙니다. 현실에서는 훨씬 복잡하고 치명적인 현상이 일어나게 됩니다.

• 지면과의 마찰: 신발과 지면, 몸과 지면 사이에 엄청난 마찰력이 발생합니다. 서 있는 사람은 거의 확실하게 앞으로 튕겨 나가거나 강하게 바닥에 내동댕이쳐질 것입니다.

• 건물까지 붕괴: 사람뿐 아니라 건물, 도로, 나무까지 모두 같은 운동 에너지를 가지고 있기 때문에, 지표 위의 거의 모든 구조물이 뿌리째 뜯겨나가듯 파괴될 가능성이 있습니다.

• 초속 400m에 가까운 초강풍: 대기는 지표면보다 자전의 영향을 덜 받습니다(지면과의 마찰이 약하기 때문). 그래서 관성에 의해 계속 회전하려고 하죠. 시속 1,400km는 초속 약 389m에 해당합니다. 그 결과 지표에서는 마하 1에 가까운 초강풍이 몰아치게 됩니다. 태풍과는 비교도 되지 않는 수준입니다.

바다와 지구 자체에도 치명적인 변화가 일어난다

피해는 사람과 대기에서 끝나지 않습니다.

• 초대형 쓰나미: 바닷물 역시 관성 때문에 계속 움직이려 하기 때문에, 대륙을 집어삼킬 정도의 거대한 쓰나미가 전 세계를 휩쓸 것으로 예상됩니다.

• 지각 변형과 초대형 지진: 지구는 자전에 의해 생기는 원심력 때문에 적도 부분이 약간 부푼 회전 타원체입니다. 자전이 멈추면 이 형태를 유지하는 힘이 사라져 지각 자체가 변형되면서 초대형 지진이 발생할 가능성이 있습니다.

• 기후의 대격변: 자전이 멈추면 1년의 절반 동안은 태양을 계속 바라보는 뜨거운 낮이 이어지고, 반대편은 극한의 한파가 지속되는 밤이 됩니다. 대기의 순환도 완전히 바뀌어 생태계는 치명적인 타격을 입게 됩니다.

• 자기장의 약화: 지구 자기장은 내부의 액체 금속 핵이 대류와 회전을 하면서 만들어집니다(다이너모 이론). 자전이 완전히 멈춘다면 장기적으로 자기장이 약해지고, 우주에서 오는 유해한 방사선을 막아주는 보호막이 사라질 가능성도 제기되고 있습니다.

물론 이것은 어디까지나 사고실험입니다.

지구처럼 거대한 질량(약 6×10²⁴kg)이 가진 각운동량은 상상을 초월할 정도로 크기 때문에, 그것을 단 한순간에 0으로 만들 수 있는 힘은 자연계에 존재하지 않습니다. 실제로는 달의 조석력 때문에 지구의 자전이 아주 조금씩(100년에 약 0.002초) 느려질 뿐입니다.

그래도 “만약 멈춘다면?”이라는 질문을 던져 보는 것은 관성의 법칙, 마찰, 원심력, 각운동량 같은 물리 개념을 우리에게 가장 익숙한 ‘지구’를 통해 한꺼번에 이해할 수 있는 최고의 사고실험이라고 할 수 있습니다.

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