빛 대 소리의 달리기 경주

당신은 창가에 서서 폭풍이 몰려오는 것을 보고 있어요. 하늘이 새하얗게 번쩍이고, 몇 초 뒤에 쾅! 천둥은 자기 파티에 늦게 도착한 것 같아요. 왜 빛은 언제나 소리보다 먼저 우리 귀에 닿을까요?

답은 물건들이 얼마나 빨리 움직이는지에 있어요. 빛은 우주의 스피드 악마예요. 초속 약 300,000킬로미터로 움직이지요. 너무 빨라서 1초에 지구를 일곱 바퀴 반이나 돌 수 있어요. 소리는요? 소리는 조깅하는 사람에 더 가까워요. 공기 속을 초속 약 340미터로만 움직인답니다.

번개가 치면 두 가지 일이 동시에 일어나요. 거대한 빛의 번쩍임을 내보내고, 공기를 아주 세게 뜨겁게 해서 공기가 압력파로 바깥쪽으로 터져 나가게 만들며 천둥도 만들지요. 같은 사건, 같은 순간이에요. 하지만 당신 쪽으로 오는 전령은 아주 다르답니다.

빛은 말도 안 되게 빠른 속도로 당신에게 쌩 하고 달려와요. 번개가 1킬로미터 떨어져 있어도, 빛은 약 300만분의 1초 만에 당신의 눈에 닿아요. 거의 바로 그 순간이라고 해도 되지요. 당신의 뇌는 번개가 일어나는 바로 그때 번쩍임을 봅니다.

하지만 소리는 번개와 당신 사이에 있는 모든 공기 분자를 실제로 밀고 지나가야 해요. 마치 사람이 붐비는 지하철 안을 헤치고 나아가는 것처럼요. 분자 하나가 다음 분자를 툭 치며 천둥을 전달해요. 시간이 걸리지요. 거리 1킬로미터마다 약 3초가 걸린답니다.

그래서 번쩍임이 먼저 도착하고, 그다음 당신은 기다려요. 번개가 1킬로미터 떨어져 있다면, 천둥이 당신에게 닿는 데 3초가 걸려요. 3킬로미터라면요? 9초예요. 당신이 과거를 듣는 것은 아니에요. 이미 일어난 일이 마침내 따라잡아 오는 소리를 듣는 거랍니다.

여기 재미있는 요령이 있어요. 폭풍이 얼마나 멀리 있는지 잴 수 있답니다. 번쩍임과 천둥 사이의 초를 세고, 그 수를 3으로 나누세요. 그러면 번개가 친 곳이 몇 킬로미터 떨어져 있는지 알 수 있어요. 5초라면요? 약 1.7킬로미터예요. 15초라면? 5킬로미터 떨어져 있고 움직이고 있는 거예요.

빛과 소리는 둘 다 세상을 지나가는 파동이지만, 빛은 토끼이고 소리는 거북이예요. 폭풍을 볼 때마다, 당신은 출발 총성이 울리기 한참 전에 승자가 정해진 경주를 보고 있는 거랍니다. 번쩍임은 언제나 이겨요. 천둥은 늦게 우르릉거리며 이렇게 말할 수밖에 없지요. "잠깐, 나도 거기 있었어!"
