빈 우리가 사는 지구는 태양계 행성 중의 하나로 현재까지는 생명체가 사는 유일한 천체라고 알려졌습니다. 아직 인간은 다른 행성은 커녕 지구에 관해서도 모르는 게 많은데, 혹시 여러분은 지구의 질량을 알고 있으신가요?

빈 지구의 질량을 어떻게 구하느냐 싶을 겁니다. 근데 여러 과학자가 다양한 방법으로 지구의 질량을 계산했습니다. 계산하는 방법에 관해서는 다음에 알아보도록 하고, 결괏값만 보면 지구의 질량은 아래의 사진 속 숫자와 같습니다. 근데 이 질량은 계속 일정한 걸까요?

빈 단순하게 생각해보면 인구는 증가하고 있고, 건물도 많이 짓고 있으니까 지구의 질량도 늘어나지 않을까 생각할 수 있습니다. 근데 비행기도 많이 날아다니고, 때로는 지구 밖 우주로 우주선을 발사하기도 하니까 줄어들 것 같기도 합니다.

빈 이것에 관해 이야기하기 위해서는 계(System)의 개념에 관한 이해가 필요한데, 열역학에서의 계는 관심의 대상이 되는 우주의 한 부분을 말합니다. 그리고 계를 제외한 나머지 우주를 주위라고 부르고, 계는 크게 고립계, 닫힌계, 열린계로 분류하고, 정의는 아래와 같습니다.

빈 이중 우리가 사는 지구는 닫힌계에 해당하는데, 예외적으로 우주에서 지구로 운석이 날아오기도 하고, 우주선을 밖으로 내보내기도 하는 등 물질 교환을 합니다. 이런 부분만 제외하면 지구는 지구 안의 물질로만 구성되어 있습니다. 인구가 늘어나는 것도 그만큼 자원을 소비해서 늘어나는 것이므로 사실상 지구의 질량은 변하지 않습니다.

빈 하지만 정확하게 따져보면 지구는 무거워지기도 하고, 가벼워지기도 합니다. 이런 변화를 1년 단위로 종합해서 계산해보면 지구의 무게는 매년 가벼워지고 있다고 봐야 하는데, 그 무게의 변화가 미미해서 변한다고 말하기는 모호합니다.

빈 어쨌든 BBC 방송에 따르면 의료 미생물학자인 크리스 스미스 박사와 그의 동료인 물리학자 데이브 안설이 지구의 질량 변화에 관한 계산을 해봤다고 합니다.
- BBC 'Who, What, Why: Is the Earth getting lighter?'
: https://www.bbc.com/news/magazine-16787636

빈 그들의 계산에 따르면 우주에서 지구로 매년 약 40,000톤의 먼지가 떨어지므로 매년 지구의 무게가 그만큼 늘어나고, 지구온난화로 지구가 에너지를 얻으면서 매년 약 160톤의 무게가 추가로 늘어난다고 합니다. 그러니까 지구의 무게가 매년 40,160톤씩 무거워진다는 겁니다.

빈 물론 무게가 증가하기만 하는 것은 아닙니다. 수소와 헬륨은 너무 가벼워서 중력의 영향을 받지 않고, 대기 중으로 날아가 우주로 빠져나갑니다.

빈 이렇게 빠져나가는 양이 수소는 약 95,000톤이고, 헬륨은 약 1,600톤입니다. 또한, 지구의 핵이 매년 16톤의 에너지를 잃어가고 있으므로 매년 96,616톤의 지구의 무게가 가벼워지고 있습니다.

빈 무거워지는 양과 가벼워지는 양의 차이는 56,456톤이고, 이 양이 매년 줄어드는 지구의 질량입니다. 어마어마한 양으로 보여도 지구의 전체 질량과 비교해보면 약 0.000000000000001% 수준에 해당하는 매우 미미한 수준이므로 걱정하지 않아도 됩니다. 궁금증이 해결되셨나요?