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미국 나사(NASA)가 공개한 김연아와 우주 중성자별의 공통점 경이롭다
과거에 피겨여왕 김연아가 나사(NASA) 홈페이지 메인에 실리는 일이 있었죠.
나사가 우주와는 전혀 상관없을 듯한 김연아를 홈페이지 메인에 실은 이유는 2018 평창 동계올림픽 개막에 맞춰 내놓은 새 프로젝트 'AstrOlympics Winter'를 소개하기 위함이었는데요.
나사는 이 코너에서 김연아의 연기 장면을 포스터로 만들어 소개하며 우주에서 일어나는 현상과 선수들이 공유하는 물리적 법칙을 알기 쉽게 설명해 화제가 되었죠.
하지만 아직도 많은 분들이 김연아와 우주의 연관성에 대해 잘 이해 못하는 게 현실이죠. 특히 나사는 홈페이지를 통해 김연아가 물리학자들에게 영감을 줬다며 친절하게 설명까지 해 더욱더 궁금증은 커질 수밖에 없었는데요.
그래서 오늘은 김연아가 나사 홈페이지 메인까지 접수하게 된 그 이유를 정확히 알아보도록 하겠습니다.
나사는 기사에서 김연아가 지난 2010 밴쿠버 동계 올림픽에서 금메달을 획득할 당시 압도적인 회전 연기를 선보였다고 소개하며 당시 경기 장면이 담긴 김연아의 사진까지 메인에 걸며 '회전 법칙'에 대해 장대한 설명을 해놓기까지 했었죠.
특히 김연아가 소개된 나사의 과학 교육 간행물 '애스트롤림픽스 윈터(AstrOlympics Winter)'는 쉽게 말해서 나사가 동계올림픽 선수들의 움직임을 통해 8가지 물리 개념을 설명해주는 그런 인터넷 간행물인 셈인데요.
여기서 피겨여왕 김연아의 사진이 등장하며 소개된 첫 번째 물리개념이 바로 물체가 이동하지 않는 축을 중심으로 도는 '회전(Rotation)'운동이었죠.
즉 나사는 김연아의 피겨스케이팅과 고속 회전하는 우주의 중성자별 펄서의 공통점이 있다고 말하고 싶었던 것인데요.
나사는 이런 회전 개념의 공통점을 설명하기 위해 일상에서 흔히 볼 수 있는 놀이동산의 회전목마, 턴테이블로 재생하는 바이닐 레코드 그리고 세탁기 등을 등장시켜 부연 설명을 하기도 했었죠.
특히 회전운동의 빠르기는 특정 시간에 몇 바퀴를 도느냐에 따라 결정되는데요. 김연아와 같은 올림픽 선수들에게 이 회전의 빠르기는 경쟁에서 이기기 위해 매우 중요한 요소가 된다고 밝혔지요.
예를 들어 피겨 스케이팅 선수들이 세 바퀴 회전 점프인 트리플 점프에 성공하려면, 공중에 떠 있는 0.65~0.70초 사이에 약 340rpm(분당 회전수)의 속도로 회전해야 성공한다는 과학적 분석이 나오는데요.
나사는 여기서 '340rpm'의 속도가 어느 정도인지 가늠할 수 있게 하기 위해 김연아와 연관 지어 이런 비유를 한 것이었죠. 이밖에도 나사는 행성과 항성의 공전과 자전 역시 회전운동이라고 덧붙이면서 대부분의 천체 회전은 김연아의 회전보다 당연히 느리다고 소개를 하기도 했었죠.
예를 들어 김연아 선수는 1초에 5바퀴를 돌지만, 지구는 24시간에 한 바퀴를 돌며 태양계의 중심인 태양 역시 약 25일에 한 번 자전한다는 내용이었습니다. 그런데 여기서 놀라운 사실은 천체 가운데 피겨스케이팅 선수보다 빨리 회전하는 천체도 있다는 것이었죠.
그게 바로 중성자별인데요. 중성자별은 급격히 폭발한 별의 중심핵이 내부로 붕괴하며 압축될 때 형성된다는 내용이었습니다.
특히 나사는 게성운의 중심에 있는 중성자별이 30㎐의 속도로 회전한다고 전하면서 지름이 16km에 달하는 천체가 세탁기(20㎐)보다 빨리 도는 격이라고 설명을 해 놀라움을 주기도 했었죠.
그리고 나사는 중성자별이 회전수가 높은 이유는 피겨 스케이팅 선수들이 더 빨리 돌기 위해 두 팔을 몸에 붙이는 이유와 같다고 밝히면서 김연아 선수의 스핀 시퀀스를 예를 들기도 했지요.
이처럼 나사는 피겨스케이팅에서 대부분의 스핀은 빠른 속도로 진입해 한쪽 다리를 크게 휘젓고 다른 다리의 스케이트 날이나 발끝을 축으로 삼아 '비틀림 운동량'을 만들어내면서 회전하는 힘을 얻게 된다고 밝혔는데요.
보통 팔이나 다리를 벌린 '카멜 스핀'으로 천천히 돌지만, 이후 '싯 스핀'이나 '업라이트 포지션'으로 자세를 바꾸면서 회전 속도까지 빨라지게 된다는 논리였죠.
나사는 김연아의 피겨스케이팅의 '회전' 외에도 스피드 스케이팅의 속력 스키점프의 거리 피겨의 날에 전해지는 '압력' 등의 개념을 우주와 연관 지어 설명했는데요. 아무래도 가장 놀랬던 것은 김연아의 피켜 스케이팅 회전에 우리가 알지 못했던 심오한 우주의 법칙이 들어 있다는 것이 아니었을까 싶네요.