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단위이야기

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더욱 정확한 기준을 향한 과학자의 노력

  • 작성자최고관리자
  • 작성일자2016-03-02 19:57
  • 분류카드뉴스
  • 조회수2215

'미터원기는 길이의 표준으로, 킬로그램원기는 질량의 표준으로 한다.' 1889년 제1차 국제도량형총회가 위와 같은 결정을 내리면서 국제미터원기와 국제킬로그램원기는 전 세계 측정계의 제왕으로 등극했다.하지만 국제미터원기는 더 이상 길이의 표준이 아니다. / 삽화 : 제임스 클럭 맥스웰(지구를 관찰하며 '생각보다 울퉁불퉁해. 지구의 크기와 공전주기도 영원하지 않아.' - '절대적이고 영원한 길이, 시간, 질량의 표준은 지구에서 찾아서는 안 된다. 변하지 않는 질량과 진동 주기, 파장을 갖는 ‘분자’에서 표준을 얻어야 한다.' / 19세기 후반 당시 국제미터원기의 1 미터는 ‘지구 북극에서 적도까지의 거리를 1000만으로 나눈 길이’로 정의되었다. 문제는 영원히 변하지 않으리라 믿고 길이의 기준으로 삼았던 지구도 불변의 존재가 아니라는 사실이다. 이는 그 시대의 과학자들도 알고 있었다. 1 미터를 구하기 위해 자오선 원정에 나섰던 들랑브르와 메생 역시 알고 있었다. 또한 그들은 지구가 생각했던 것보다 훨씬 울퉁불퉁하다는 사실도 깨달았다. 그래서 그들이 구한 1 미터는 오늘날 측정한 지구의 자오선에 의한 값과 비교하면 정확히 일치하지는 않는다. 오늘날 첨단 측정 장비를 이용해 지구의 남극과 북극을 잇는 자오선의 길이를 다시 잰 결과 7864 미터 가량 더 길다는 사실을 알아냈다. 이는 약 0.02 %의 오차로 들랑브르와 메생의 측정이 얼마나 정확했었는지를 말해준다. 하지만 털끝만 한 오차도 허용치 않는 과학자들은 더욱 정확한 기준을 찾으려 했다. 과연 영원히 변하지 않는 길이를 어디에서 찾을 수 있었을까? 19세기 전자기학의 발전에 지대한 공헌을 한 제임스 클럭 맥스웰(1831~1879)은 미래를 내다보고 이런 말을 남겼다. '지구의 크기와 공전 주기는 현재 관점으로 볼 때 영원할 것처럼 보인다. 하지만 지구가 냉각되면 크기가 작아질 수 있고, 운석이 떨어지면 더 커질 수도 있다. 아니면 지구의 공전 속도가 느려질 수도 있다. … 절대적이고 영원한 길이, 시간, 질량에 관한 표준을 얻고자 한다면, 우리는 이들을 지구에서 찾아서는 안 된다. 절대적인 질량과 진동 주기, 파장을 갖는 ‘분자’에서 표준을 얻어야 한다.'

연구원님 궁금해요