이 영상은 둬서 사소해 물어보지 못했지만 궁금했던 과학 이야기 3권의 31개 주제 중 하나를 발췌해 제작했습니다.

세상은 스스로 빛을 내는 광원에서 나온 빛과 이 빛이 물체에 부딪혀 반사되어 나온 빛으로 이루어졌습니다.

사람이 세상을 볼 수 있는 이유는 물체가 반사한 빛이 눈으로 들어오기 때문인데, 빛으로 둘러싸인 세상에서 생활하고 있다고 해도 과언이 아닙니다.

사람들은 편의상 태양이 떠 있는 밝은 시간대를 낮, 태양이 진 어두운 시간대를 밤이라고 합니다.

밤이 오면 어둠이 찾아오고 낮에는 잘 보였던 물체들이 잘 보이지 않게 되는데, 태양빛을 반사하는 달빛이 존재하기에 아예 보이지 않는 것은 아닙니다.

따라서 주제에서 말하는 어둠은 밤이 아니라 빛을 완전히 차단한 상태를 의미하고, 보통 이런 곳을 암실이라고 합니다.

여기서 주제의 의문이 생깁니다.

암실에서 인공 광원으로 불을 밝히고 있다가 끄면 어두워질 텐데, 이때 어둠이 퍼지는 속도를 잴 수 있지 않을까요?

밝은 곳에서도 눈을 감으면 눈꺼풀이 빛을 차단하여 어두운 상태가 되고 다시 눈을 뜨면 빛이 눈으로 들어와 밝은 상태가 됩니다.

사람은 눈을 뜸과 거의 동시에 세상을 볼 수 있습니다.

이는 진공에서 1초 동안 약 30만 km 이동하는 빛이 아주 빠른 속도로 눈으로 들어왔기에 가능한 일입니다.

사실 이 속도는 어둠이 사라지는, 즉 빛이 사라지는 속도이자 다가오는 속도라고 할 수 있습니다.

빛의 속도를 물어봤다면 아마 많은 사람이 답변할 수 있을 정도로 널리 알려진 정보입니다.

그런데 이 빛의 속도는 어떻게 잰 걸까요?

속도는 이동한 거리를 걸린 시간으로 나누면 되므로 단순하게 주변 매질이 빛에 작용하는 것을 고려하지 않는 상황일 경우 일정 거리를 빛이 이동할 때 걸린 시간을 측정한 뒤 나누면 빛의 속도를 구할 수 있습니다.

이탈리아의 과학자 갈릴레오 갈릴레이 같은 생각을 했습니다.

그래서 조수와 함께 멀리 떨어져 있는 두 언덕에 랜턴을 하나씩 들고 각각 올라가서 한 사람이 랜턴의 덮개를 열고 반대편 언덕을 향해 불을 비춘 뒤 그 불빛이 반대편 언덕에 있는 다른 사람에게 도달할 때까지 걸리는 시간을 측정하고자 했습니다.

하지만 이 실험은 실패했습니다. 왜냐하면 랜턴의 덮개를 열고 반대편에서 보일 때까지 걸리는 시간이 너무 짧아서, 그러니까 빛이 너무 빨라서 당시 기술로는 측정할 수 없었기 때문입니다.

각설하고 덴마크의 천문학자, 원래 레머는 목성의 위성을 관찰하는 천문학적인 방법을 사용해 빛의 속도를 처음으로 측정했습니다.

이오는 목성의 위성 중 가장 안쪽을 돌고 있는 위성인데, 목성의 그림자에 의해 태양빛이 이오에 도달하지 못하는 때가 있었고, 이 현상을 '식'이라고 합니다.

레머는 이오가 목성의 그림자로 들어가 사라진 때와 목성의 그림자에서 나와 보이는 때를 기록하며 식이 나타난 시간을 측정했습니다.

단순하게 보면 이 그림에서 지구가 A 위치에 있을 때 식을 관찰한 시간보다 B 위치에 있을 때 식을 관찰한 시간이 더 짧게 측정됩니다.

B는 A와 B 사이의 거리만큼 더 이동해야 지구에 있는 관측자에게 도달하기 때문인데 이때 A B 사이의 거리는 지구 공전 궤도의 지름입니다.

뢰머는 지구 공전 궤도의 지름 길이를 지구가 A 위치에 있을 때의 식 관측 시간과 B 위치에 있을 때의 식 관측 시간 차인 약 22분 나누어 빛의 속도를 초속 11만 2,000km로 계산했습니다.

당시 지구 공전 궤도 지름의 길이가 정확히 알려지지 않아서 값이 우리가 아는 빛의 속도와는 큰 차이가 있긴 합니다.

어쨌든 이후 여러 과학자가 빛의 속도를 측정하는 방법을 고안해서 실험의 정확도가 올라가며 빛의 속도도 갱신됐다 1983년에 개최된 제17회 국제 도량형 총회에서 1m를 빛이 진공에서 299,792,458분의 1초 동안 움직인 거리로 정의함으로써 빛의 속도는 2억 9979 258m/s가 됐습니다.

불 끌 때 어둠이 퍼지는 속도를 측정할 수 있을까?

『사소해서 물어보지 못했지만 궁금했던 이야기(사물궁이)』를 다루고 있습니다. 과학적인 내용과 잡학적인 내용이 주를 이루고 있습니다.

- 2015년 '스피드웨건'이라는 필명으로 페이스북 페이지 운영을 시작했고, 사물궁이는 당시 다루던 여러 콘텐츠 시리즈 중의 하나였습니다. 글 콘텐츠로 여러 플랫폼을 전전하다가 2019년 1월 유튜브에 영상을 처음 올리게 됐고, 지금까지 메인 플랫폼으로 활동 중에 있습니다.

- 대학내일, 카카오 콘텐츠뷰, 카카오뷰, 캐시슬라이드, 피키캐스트, 네이버포스트, 네이버TV, 틱톡, 인스타그램, 서울·경기도 버스, 서울 지하철 2호선, 아이들나라, 카카오T 택시, 웨더뉴스 등에 글 또는 영상 콘텐츠를 공급했거나 하고 있습니다.

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사물궁이 잡학지식

세상은 빛으로 가득 차 있으며, 우리가 사물을 보는 것은 물체가 반사한 빛이 눈에 들어오기 때문입니다. 영상에서는 **어둠을 '빛을 완전히 차단한 상태', 즉 암실**로 정의합니다. 이는 단순히 밤이라는 시간대가 아닌, 빛이 부재하는 절대적인 어둠을 의미합니다.

🤔 어둠이 퍼지는 속도를 측정할 수 있을까?

암실에서 불을 껐을 때 어둠이 퍼지는 속도를 측정할 수 있을까요? 눈을 감았다 뜨는 순간, **빛이 매우 빠른 속도로 눈에 들어와 세상을 볼 수 있게 됩니다.** 이 속도는 어둠이 사라지는 속도, 즉 빛이 도달하는 속도와 같습니다.

🔭 빛의 속도 측정 시도: 갈릴레오의 실패

갈릴레오 갈릴레이는 빛의 속도를 측정하기 위해 조수와 함께 언덕에서 랜턴을 사용하는 실험을 했습니다. 하지만 **랜턴 덮개를 열고 빛이 반대편 언덕에 도달하는 데 걸리는 시간이 너무 짧아 당시 기술로는 측정할 수 없었습니다.**

✨ 뢰머의 성공: 천문학적 방법

덴마크의 천문학자 뢰머는 목성의 위성 이오를 관찰하여 빛의 속도를 측정했습니다. 그는 **이오가 목성의 그림자에 가려지는 '식' 현상을 이용하여 지구의 위치에 따른 식 관측 시간의 차이를 분석**했습니다.

지구가 공전 궤도 상의 A 위치에 있을 때보다 B 위치에 있을 때 이오의 식을 관찰하는 시간이 더 짧게 측정됩니다. 이는 **A와 B 사이의 거리만큼 빛이 더 이동해야 하기 때문**입니다.

뢰머는 지구 공전 궤도의 지름과 식 관측 시간 차이(약 22분)를 이용하여 **빛의 속도를 초속 30만 km로 계산**했습니다. 당시 지구 공전 궤도 지름의 정확한 값을 몰라 실제 빛의 속도와는 차이가 있었습니다.

여러 과학자들의 노력으로 빛의 속도 측정 정확도가 향상되었고, 1983년 국제 도량형 총회에서 **1미터를 빛이 진공에서 1초 동안 이동한 거리로 정의**하면서 빛의 속도는 2억 9979만 2458m/s로 확정되었습니다.

빛과 어둠, 그리고 암실에서의 어둠 퍼짐 속도에 대한 질문

영상의 주제 소개 및 빛으로 이루어진 세상에 대한 설명

낮과 밤의 개념과 어둠의 정의 (빛을 완전히 차단한 상태, 암실)

암실에서 불을 켰다 껐을 때 어둠이 퍼지는 속도 측정 가능성 제기

눈을 뜨고 감는 행위를 통해 빛의 속도가 매우 빠름을 간접적으로 설명

빛의 속도는 어둠이 사라지는/다가오는 속도와 같다는 설명

빛의 속도 계산 원리 (이동 거리 / 걸린 시간)

갈릴레이의 빛의 속도 측정 실험 실패 이유 (빛의 속도가 너무 빠름)

뢰머의 목성의 위성 관찰을 통한 빛의 속도 최초 측정 방법 설명

뢰머의 측정 방법: 이오의 식 현상 관찰 시간 차이를 이용

뢰머의 계산 결과 (초속 30만 km)와 정확도 한계 설명

빛의 속도 측정 방법 발전과 정확도 향상

1983년 국제 도량형 총회에서 빛의 속도를 이용한 1미터 정의

불 끌 때 어둠이 퍼지는 속도를 측정할 수 있을까?

불 끌 때 어둠이 퍼지는 속도를 측정할 수 있을까?

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