d라이브러리

미래에 행성간 축구경기가 화성에서 열린다면 베컴 같은 세계 최고의 축구선수도 공이 자신의 감각대로 움직이지 않아 애먹을 수 있다는 연구결과가 유체물리학 저널인 ‘피직스 어브 플루이딕스’ 3월호에 발표됐다. 스웨덴 왕립공학원 기계공학자 칼 보그 박사 연구팀은 화성과 같은 희박한 대기 조건에서 회전을 준 공은 지구에서와 반대방향으로 휜다는 점을 밝혀냈다.

축구뿐 아니라 야구, 골프, 테니스 등 각종 구기 스포츠는 공에 회전을 줌으로써 진로방향을 휘게 하는 효과를 이용한다. 회전하는 공이 공기를 뚫고 나아갈 때 부분에 따라 상대적으로 이동속도가 차이가 나기 때문이다. 즉 회전방향과 진행방향이 같은 공의 부분은 진행방향과 회전방향이 다른 부분보다 더 빠르다. 이때 공의 빠른 부분에서는 느린 부분보다 공기와의 마찰이 커 공기의 흐름이 느려지므로 압력이 더 높다. 따라서 회전방향과 진행방향이 서로 다른 쪽으로 공이 휘게 된다. 이를 마그누스 효과라고 한다.

그런데 연구팀은 화성과 같이 대기가 희박할 경우 마그누스 효과보다 공기 분자와의 충돌 효과가 커진다는 사실을 밝혀냈다. 희박한 대기에서는 공기 분자가 먼 거리를 이동해야 서로 충돌할 수 있다. 만약 충돌에 필요한 거리가 공의 지름보다 길면, 공이 진행하는 앞부분에 뒷부분보다 더 많은 분자가 충돌한다. 이때 공의 앞부분에서는 분자가 공의 회전방향으로 튀어나간다. 그러면 공은 분자가 튀어나간 방향과 반대로 힘을 받는다. 바로 지구에서 휘는 방향과 반대가 되는 것이다. 지구와 화성의 중간쯤 되는 공기 밀도에서는 분자의 충돌 효과와 마그누스 효과가 평형을 이뤄 회전을 준 공이 휘지 않게 된다.