바이킹이나 롤러코스터, 자이로드롭 등의 놀이기구를 탈 때 높이 올라갔다가 낙하가 시작되는 순간 몸이 붕 뜨면서 평소 느끼지 못했던 생소한 느낌을 받습니다. 짜릿하거나 가슴이 철렁하는 등 뭐라고 설명할 수 없는 이 이상한 느낌의 정체는 무엇일까요?
놀이기구가 빠르게 하강할 때는 순간적으로 무중력 상태가 됩니다. 여기에 답이 있을 텐데, 무중력 상태는 보통 우주에서나 경험할 수 있는 것으로 알려졌습니다. 어떻게 일상 속에서 무중력 상태를 경험할 수 있는지부터 알아보면서 주제의 의문도 해결해보도록 하겠습니다.
중력은 두 물체 사이에 작용하는 힘입니다. 이 중력으로 인해 사람은 지구 표면에 붙어서 걸어 다닐 수 있습니다. 물체가 땅 위에 있을 때 물체에 어떤 힘이 작용하느냐고 물어보면 대부분 사람이 중력이라고 대답합니다.
틀린 대답은 아니나 물체에 중력만 작용하면 물체는 중력이 작용하는 방향인 지구 중심을 향해 뚫고 들어가야 합니다. 하지만 우리가 멀쩡한 이유가 있습니다. 바로 수직항력도 함께 작용하기 때문입니다.
수직항력은 표면에서 물체에 수직으로 작용하는 접촉힘을 말합니다. 중력이 작용해 우리 몸을 바닥으로 누르면 바닥도 우리를 밀어내는 힘이 함께 작용하는데, 이 밀어내는 힘이 바로 수직항력입니다. 그러니까 우리는 중력과 수직항력을 함께 느끼며 살아가고 있는 겁니다.
어쨌든 많은 사람이 자유낙하하는 동안 바닥을 누르는 힘이 없어지고 수직항력이 사라져서 겉보기 무게가 0이 된 상태를 무중력 상태라고 하는데, 정확히는 무중량 상태가 맞는 표현입니다.
바이킹이나 롤러코스터, 자이로드롭 등의 놀이기구를 탈 때 무중량 상태가 되는 이유는 놀이기구가 높이 올라갔다가 자유낙하가 시작되는 순간에 수직항력이 0이 됐기 때문입니다. 그렇다면 이 무중량 상태에서 느껴지는 이상한 느낌의 정체는 무엇일까요?
이에 대한 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았고, 여러 가설이 존재합니다. 이 느낌은 놀이기구를 타면 무조건 느낄 수 있는 것이 아니라 올라갔다가 정지한 후 자유낙하가 시작되는 순간에만 느낄 수 있습니다.
이와 관련해 브래드 사구라 박사(Dr. Brad Sagura)는 몸 속 장기들이 움직이기 때문이라고 주장합니다. 그러니까 놀이기구가 갑자기 하강할 때 신체는 안전벨트로 고정되어 있으나 내부장기는 고정할 수 없기에 이리저리 쏠리고 이것이 이상한 느낌을 유발한다는 겁니다. 동시에 방광에 들어있는 액체 등도 움직이면서 오줌이 마려운 느낌도 받는다고 덧붙였습니다.
비슷한 주장으로 장간막(mesentery)이 받는 장력에 관한 주장이 있는데, 평상시 장기들은 장간막에 의해 고정된 채로 중력에 의해 밑으로 당겨지고 있고, 뇌는 장간막에 가해진 장력에 적응되어 있으므로 장기의 무게를 느끼지 못합니다.
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그런데 자유낙하하는 동안에는 순간적으로 겉보기 무게(*무중량 상태=겉보기 무게가 0이 된 상태)가 줄어들면서 장간막에 가해지는 장력도 줄어듭니다. 이때 뇌는 평소 느끼는 자극이 사라지는 것을 새로운 자극으로 받아들여 붕 뜨는 느낌이 생긴다는 주장입니다.
그렇다면 우주 비행사는 계속 무중량 상태에서 지낼 텐데, 이 이상한 느낌을 계속 느낄까요? 이에 대한 답변으로는 계속 느끼지는 않는다고 합니다. 다만, 처음 일주일 정도는 멀미를 느끼는 우주 부적응 증후군을 겪을 수 있으나 차차 괜찮아진다고 합니다. 궁금증이 해결되셨나요?
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