▲퍼블릭 도메인

하인리히 헤르츠의 초상화.

1865년, 영국의 물리학자 제임스 맥스웰은 전기장과 자기장이 서로를 만들며 퍼져 나가는 파동●, ‘전자기파’가 존재한다는 이론을 제시했어요. 전자기파는 전하●의 운동 상태가 변할 때 생겨요. 전하의 주변 공간인 전기장과 운동 중인 전하에 힘을 작용시키는 공간인 자기장으로 이루어지죠. 전하가 움직이면 전기장도 변하는데, 그러면서 자기장이 생겨요. 자기장은 다시 전기장을 만들면서 두 장이 함께 특정한 방향으로 나아가요.

맥스웰은 전기장과 자기장의 관계를 설명하는 맥스웰 방정식을 세우고, 이 방정식으로 예측한 파동의 속도가 빛의 속도와 같다는 결론을 내렸어요. 이를 통해 빛도 전자기파라는 의견을 제시했지만, 정확하게 증명하지는 못했죠. 이후 1888년, 맥스웰의 이론을 본 독일의 물리학자 하인리히 헤르츠가 실험을 통해 전자기파의 존재를 실제로 확인했습니다.

1857년 2월 22일 태어난 헤르츠는 물리학을 전공한 뒤 맥스웰의 이론을 실험할 방법을 오랫동안 고민했어요. 1886년, 헤르츠는 금속을 감아 만든 두 개의 고리를 연결하지 않은 채로 두고 한쪽 고리에 강한 전기를 보냈어요. 그러자 다른 고리에서도 작은 불꽃이 튀었죠. 헤르츠는 전선 없이도 공간을 가로질러서 일어난 이 반응을 보며 맥스웰의 이론을 증명할 수 있겠다고 생각했어요. 이후 수 m씩 떨어진 금속 반사판 등을 장치로 써서 전자기파의 존재를 증명하는 데 성공했죠.

헤르츠의 실험을 통해 전자기파가 실제로 자연에 존재하는 파동이란 사실이 밝혀졌고, 이후 과학자들은 이 파동을 이용해 먼 곳으로 신호를 보내는 방법을 찾아냈어요. 라디오와 TV에 쓰이는 라디오파, 휴대전화와 와이파이 신호, 물체의 위치를 알아내는 레이더 기술의 기초가 됐죠. 오늘날 전기, 빛 등 파동이 1초에 몇 번 진동하는지 나타내는 단위는 헤르츠의 이름을 그대로 따와 ‘헤르츠(Hz)’라고 부르고 있답니다.

▲Piotr Fita(W)

전기장과 자기장이 서로 영향을 주며 나아가는 것을 나타낸 그래프.

용어 설명

●파동: 진동이 물이나 공기 등 매개체를 통해 에너지를 전달하며 퍼져나가는 현상.
●전하: 어떤 물체가 가진 전기의 양으로, 전기 현상을 일으킨다.

통합과학 - 나노입자와 세포분열