해와 달은 크기 차이가 엄청난데, 지구에서 볼 때는 신기하게도 거의 같은 크기로 보인다. 해의 부피는 달 부피의 수천만 배나 된다. 우리 눈에는 둘 다 원으로 보이므로 원의 지름만 비교하면 400배 정도 차이가 난다. 고대인들이 해(태양)와 달(태음)을 낮과 밤을 상징하는 두 천체로 나란히 숭배한 것도 그 둘이 비슷한 크기로 보였기 때문일 것이다. 이렇게 절묘하게 비슷하지 않았다면 달이 해를 뒤덮는 개기일식의 신비로움도 없었을 것이다. 지구에서 태양까지의 거리는 지구에서 달까지 거리의 400배 정도 된다. 달보다 400배나 큰 해가 400배 더 멀리 있기 때문에 상쇄 효과를 일으켜서 달과 비슷한 크기로 보인다. 태양과 지구와 달의 크기를 정확한 수치까지 외우는 것은 쉽지 않지만, 세 천체가 서로 상대적으로 얼마나 크고 작은지 감을 잡는 것은 어려운 일이 아니고, 또 교양 수준에서는 그 정도 지식으로도 충분하다.

우리는 어떤 낯선 사물의 높이를 쉽게 가늠하기 위해 이미 익숙한 아파트 높이에 빗댄다. ‘55미터’라는 수치보다는 ‘아파트 20층 높이’가 더 쉽게 이해되고 와닿는다. 성인 두 명이 양팔을 쭉 뻗어서 이으면 4미터 정도 된다. 보통 하늘에 띄우는 홍보용 애드벌룬의 크기(지름)다. 이제 작은 탁구공을 떠올려 보자. 지름이 4센티다. 애드벌룬의 1/100 정도 된다. 어린이 놀이용 유리구슬도 떠올려 보자. 지름이 대략 1센티다. 무엇을 빗댄 것인지 쉽게 짐작할 수 있을 것이다. 애드벌룬은 태양, 탁구공은 지구, 유리구슬은 달이다. 자, 상상으로 손바닥에 탁구공과 유리구슬을 올려둔 채 부풀려진 애드벌룬을 바라보자. 천체들의 차이가 느껴질 것이다. 달(유리구슬)과 해(애드벌룬)의 크기를 비교해 보라.

그러면 이제 지구 – 달 – 태양을 우주에서의 실제 거리 비율로 배치하면 어떨까? 지구가 탁구공이라고 가정하고 탁구대 한쪽 끝에 공을 놓는다. 유리구슬인 달은 네트에 살짝 못 미치는 1.2m 거리에 놓여 있다. 탁구공과 유리구슬로 보면 둘 사이 거리는 꽤 멀게 느껴진다. 그러면 태양은 어디쯤 있을까? 탁구대를 넘고, 체육관을 아예 벗어나 거리를 5분 정도 더 걸어가면 체육관에서 500m 떨어진 지점에 애드벌룬 크기의 태양이 있다.

지구(탁구공) — 1.2m — 달(유리구슬) ——– 500m ———- 태양(애드벌룬)

* 사물 비교로 ‘nm’(나노미터) 개념도 가늠해 보자. nm는 육안으로 확인할 수 없는 작은 단위라서 얼마나 작은 길이인지 상상하기도 쉽지 않다. 우리가 육안으로 쉽게 확인할 수 있는 머리카락 한 올의 굵기(지름)는 굵은 모발 기준으로 약 100µm(마이크로미터)이다.

머리카락은 1mm의 1/10이다. 머리카락 한 올을 세로로 100가닥으로 쪼개면 지름이 1µm가 된다. 그 한올을 다시 1000가닥으로 쪼개면 지름이 1nm가 된다. 그러면 1m와 1nm는 어느 정도 차이가 나는 것일까? 거대한 실제 지구 크기와 지구 어딘가에 떨어진 작은 유리구슬의 차이다. 지구가 1m라면 1nm는 작은 유리구슬 정도 크기다. 10억 배 차이가 대략 그 정도다. 1m를 달의 크기에 빗대면 1nm는 벼룩 크기가 된다. 반도체 공정이 나노미터 단위로 이루어지는데 얼마나 정교한 작업인지 이제 짐작할 수 있을 것이다. 원자의 크기가 보통 0.1nm 정도다.

암기는 이해를 돕는다. 비교/대조를 통한 암기는 더 흥미롭고 효과 좋은 방법이다.

** 해설 영상