우주공간의 우주선 SF영화 속처럼 굉음 낼까요?

‘지구가 자전하면 소리가 날까, 안 날까?’

지구는 자전하면서 엄청난 굉음을 내지만 인간이 들을 수 있는 소리의 범위를 벗어나 조용한 것처럼 느껴진다고도 알려져 있다. 그러나 이는 소리에 대한 오해에서 비롯된 것이다.

빛과 소리는 모두 파동이라는 점에서 같다. 그러나 빛은 파동을 전달해 주는 중간 물질인 매질이 없어도 멀리 전파될 수 있지만 소리의 파동은 ‘매질 자체의 떨림’이기 때문에 매질 없이는 소리가 생길 수도, 전파될 수도 없다. 즉 자구가 자전하면서 소리를 내기 위해서는 음원(지구)이 매질(대기)을 진동시켜야 하며, 여기에는 직접적인 접촉이 필요하다.

일반적으로 지구가 자전할 때 지구 대기를 비롯한 모든 사물이 함께 회전하기 때문에 소리를 발생할 수 있는 조건이 성립되지 않는다. 또 대기권 밖 우주 공간은 진공 상태여서 설령 소리가 나더라도 이를 전달할 수 있는 매질이 없어 소리 발생 여부가 무의미해진다.

같은 맥락에서 공상과학(SF)영화 등에서 우주선이 우주 공간을 날아갈 때 굉음을 내는 것은 극적인 효과를 노린 것이지, 실제 벌어질 수 있는 현실은 아니다.

그렇다면 남자들의 낮은 소리와 여자들의 높은 소리, 천둥처럼 큰 소리와 속삭임 같은 작은 소리는 어떻게 구분할까.

먼저 높고 낮은 소리는 파동의 진동수 또는 주파수와 관계가 있다. 주파수는 1초 동안 파동이 진동한 횟수로 단위는 ㎐(헤르츠)이다. 즉 주파수가 크면 높은 소리, 작으면 낮은 소리가 된다. 사람이 들을 수 있는 소리는 20∼2만㎐, 사람들이 대화하는 주파수 영역은 100∼8000㎐이다. 이 중 같은 크기의 소리라도 500∼4000㎐에서 귀는 가장 민감하게 작용한다.

또 파동의 진폭이 크면 큰 소리, 작으면 작은 소리로 인식하게 된다. 이는 절대적인 기준이 아니며 가장 작은 소리를 0㏈(데시벨)로 한 뒤 이보다 10배 큰 소리는 10㏈,100배 큰 소리는 20㏈ 등으로 정한 것이다. 예를 들어 사람의 대화는 30㏈, 지하철 소음 80∼90㏈, 비행기 엔진소리 130㏈ 등에 해당한다.

특히 진동수와 진폭이 같더라도 음파의 형태에 따라 다른 음색이 나올 수 있다. 이는 ‘스트라디바리우스 바이올린’ 같은 악기가 사랑을 받고, 사람마다 다른 음파를 활용한 음성인식시스템이 나올 수 있는 이유다.

장세훈기자