인공위성운동

인공위성은 낙하 현상에 대한 사람들의 오랜 물음의 결과물이다. 갈릴레오가 피사의 사탑에서 물체를 떨어뜨렸다는 이야기에서, 땅으로 낙하하는 사과에서 만유인력의 법칙을 찾아냈다는 뉴턴의 말도 여기에 해당한다. 뉴턴의 대단한 발견은 떨어지는 사과와 수억 년 동안 지구를 떠돌던 달을 비교하면서부터 비롯되었다. 사과는 나뭇가지에 매달려 있었으므로 떨어지지 않았지만 달은 어떤 무언가의 도움도 받지 않은 채 하늘에 떠있었다. 그의 관성의 법칙에 따라서 생각해보면, 달이 떨어지지 않는 까닭은 운동하고 있기 때문이었고, 이것은 달이 어딘가로 날아가고 있다는 말이었다. 그렇다면 달은 직선경로를 그리며, 밤하늘의 혜성이나 유성처럼 잠깐 보였다가 사라져야 했다. 뉴턴은 지구가 둥글다는 것을 알고 있었다. 그래서 그는 달이 지구를 떠나지 못하도록 끌어당기는 지구의 어떤 힘을 생각해냈고, 이를 바탕으로 달이 지구둘레를 원운동 하는 단순한 포물체라고 가정했다. 다시 뉴턴은 달의 운동을 아주 높은 산에서 쏘아 보낸 포탄의 운동에 비유했다. 그는 산꼭대기가 대기층 위에 있어서 공기저항은 무시한다고 가정했다. 만일 포탄의 수평속력이 작다면 포탄은 얼마 못가 포물선을 그리면서 땅으로 떨어질 것이지만, 포탄의 속력이 점점 빨라진다면 포물선의 곡선이 완만해지면서 좀 더 먼 곳으로 떨어지게 된다.