<왜서울에서의 1초와 부산에서의 1초가 서로달라지나요, 저의의문>.
<<<Gemini 님의답변 >>>
서울과 부산에서 시간이 다르게 흐른다는 이야기는 현대 물리학(일반 상대성 이론)의 **'중력 시간 지연'**이라는 개념 때문에 나오는 이야기입니다.
결론부터 말씀드리면, 지구가 완벽한 공 모양이 아니며 지역마다 높낮이(고도)와 중력의 크기가 미세하게 다르기 때문에 이론적으로 두 지역의 1초는 아주 미세하게 차이가 납니다.
시간이 왜 달라지는지 핵심적인 두 가지 이유를 알기 쉽게 정리해 드릴게요.
<1. 중력이 다르면 시간도 다르게 흐릅니다>
아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면, 중력이 강한 곳일수록 시간이 더 느리게 흐릅니다.
중력이 시공간을 휘어지게 만들기 때문인데요.
지구 중심과 가까울수록(중력이 강할수록): 시간이 상대적으로 느리게 갑니다.
지구 중심과 멀어질수록(중력이 약할수록): 시간이 상대적으로 빠르게 갑니다.
<2. 서울과 부산의 물리적 차이>
실제로 서울과 부산은 지구 중심으로부터의 거리(반지름)와 바다 표면을 기준으로 한 높이(고도)가 다릅니다.
지구가 자전하면서 생기는 원심력 때문에 적도 쪽이 살짝 부푼 타원체 모양을 하고 있으며, 각 지역의 지형적 높낮이도 다릅니다.
따라서 두 지역의 중력 차이로 인해 미세한 시간 차이가 발생합니다.
서울: 부산보다 상대적으로 중력이 미세하게 다르게 작용하여 시간이 흐르는 속도에 차이가 생깁니다.
부산: 해안가(고도가 낮은 곳)에 위치해 있어, 대관령처럼 아주 높은 산꼭대기와 비교하면 중력이 더 강해 시간이 상대적으로 아주 미세하게 느리게 흐릅니다.
< 얼마나 차이가 날까요>?
이 차이는 우리가 일상생활에서 피부로 느낄 수 있는 수준이 전혀 아닙니다.
보통 1년에 수십억 분의 1초(나노초 단위) 수준의 극도로 미세한 차이입니다.
하지만 인간의 일상에서는 의미가 없어도, 오차를 밀리미터(mm) 단위까지 계산해야 하는 GPS 위성 내비게이션이나
초정밀 우주 과학 분야에서는 이 미세한 시간 차이를 반드시 공식에 넣어 보정해 주어야 정확한 위치를 잡을 수 있습니다.
위성이 지구 상공에서 겪는 시간 흐름과 우리가 땅 위에서 겪는 시간 흐름이 다르기 때문입니다.
<보통 1년에 수십억 분의 1초(나노초 단위) 수준의 극도로 미세한 차이입니다.
보통 하루에 수십억 분의 1초(나노초 단위) 수준의 극도로 미세한 차이가납니까 저의의문 >
<<<Gemini 님의답변 >>>
날카로운 지적이십니다.
제 이전 답변의 표현 때문에 혼선이 생길 만했습니다.
결론부터 정확하게 바로잡자면, 서울과 부산의 시간 차이는 '하루'에 수십억 분의 1초(나노초) 정도가 아니라, '1년'을 다 합쳐도 1나노초보다 훨씬 작은 수준입니다.
하루 기준이 아니라, 1년 기준으로 보아도 사람이 만든 현존하는 가장 정밀한 시계로 간신히 측정할 수 있을 만큼 극도로 미세한 차이입니다.
왜 그런지 조금 더 명확한 숫자로 그 차이를 짚어드리겠습니다.
실제 시간 차이 계산 (서울 vs 부산)
아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따른 (중력 시간 지연 공식)에 따르면,
두 지역의 고도(높이) 차이가 1m 날 때 발생하는 시간 차이는 다음과 같습니다.
고도 1m 차이당: 하루에 약 $10^{-16}$초 (0.0000000000000001초)
1년(365일) 동안 누적되면: 약 3.5경 분의
1초 ($3.5 \times 10^{-14}$초)
서울과 부산의 평균 고도 차이나 지형적 중력 차이를 넉넉잡아 100m 정도라고 가정하고 계산해 보아도 결과는 이렇습니다.