궤도Orbit

한마디로 말하면

궤도는 우주에서 달이나 인공위성이 지구 같은 큰 천체 둘레를 돌 때 지나가는 정해진 길이에요. 지구가 태양 둘레를 일 년에 한 바퀴씩 도는 길도 바로 지구의 궤도랍니다.

우주에는 눈에 보이는 도로나 선이 없어요. 하지만 우주에 떠 있는 물체들은 마치 투명한 레일 위에 올라탄 것처럼 일정한 길을 따라 빙글빙글 돌아요.

어떤 원리일까요?

물체가 궤도를 따라 도는 것은 '앞으로 나아가려는 힘'과 지구가 끌어당기는 힘인 '중력'이 딱 맞아떨어지기 때문이에요. 인공위성은 로켓의 힘을 빌려 엄청나게 빠른 속도로 앞으로 날아가요. 동시에 지구의 중력은 이 위성을 지구 쪽으로 계속 끌어당기지요.

사실 인공위성은 지구를 향해 끊임없이 떨어지고 있는 상태예요. 그런데 앞으로 날아가는 속도가 워낙 빨라서, 위성이 아래로 떨어지는 만큼 지구의 둥근 바닥도 함께 휘어져 내려가요. 그래서 땅에 부딪히지 않고 지구 둘레를 계속 돌 수 있답니다.

지구 가까이에 있는 궤도를 유지하려면 1초에 약 7.9km를 날아가야 해요. 이 빠르기는 서울에서 부산까지 1분도 걸리지 않고 날아가는 엄청난 속도예요. 속도가 이보다 느리면 지구로 떨어지고, 훨씬 빠르면 지구 중력을 이기고 먼 우주로 날아가 버려요.

생활 속에서 비유하면

운동장에서 야구공을 앞으로 던지는 장면을 상상해 보세요. 살짝 던지면 공이 앞쪽으로 휘어지며 곧 땅에 떨어져요. 더 세게 던지면 더 멀리 날아간 뒤에 떨어지지요.

만약 우리가 만화 속 주인공처럼 상상할 수 없을 만큼 엄청난 힘으로 공을 던지면 어떻게 될까요? 공이 앞으로 날아가면서 땅으로 떨어지려고 할 때, 둥근 지구의 땅바닥도 같이 둥글게 휘어져 내려가요. 결국 공은 영원히 땅에 닿지 않고 지구를 한 바퀴 돌아 내 뒤통수 쪽으로 날아오게 돼요. 이렇게 공이 끝없이 돌게 되는 길이 바로 궤도예요.

왜 중요할까요?

인공위성은 한 번 궤도에 올라가면 연료를 거의 쓰지 않고도 수년 동안 지구 둘레를 돌 수 있어요. 공기가 없는 우주에서는 속도를 줄이는 마찰력이 거의 없기 때문이에요.

또 지구에서 얼마나 높은 궤도를 고르느냐에 따라 위성이 하는 일이 달라져요. 지구와 가까운 '저궤도'는 땅이 잘 보여서 사진을 찍거나 빠른 인터넷을 보내기에 좋아요. 반면 아주 높은 '정지궤도'에서는 위성이 지구와 같은 속도로 돌아서, 한자리에서 24시간 내내 날씨를 관찰하거나 방송을 보낼 수 있답니다.