지구는 태양 주위를 대략 1년 걸려 한 바퀴 돌고, 약 1일에 한 바퀴 자전 합니다. 엄밀하게 표현하면 지구는 공전주기가 365.2422일, 자전주기는 0.9973일인 운동을 하고 있습니다.

왜 이렇게 빙글빙글 돌고 있나 한마디로 표현하면 “지구가 태양계의 행성이기 때문”이라 할 수 있습니다. 답 치고는 뭔가 부족해 보이죠?

애초 태양계는 태양을 중심으로 모여있던 가스나 티끌들이 군데군데 뭉쳐지며 동시에 만들어졌습니다. 구체적으로는 성간가스 덩어리가 자체 무게에 의해 회전하며 둥근 형태로 성장한 것이 태양의 시작입니다. 행성들은 그 때 중심의 태양과 함께 돌고 있던 주위의 성간가스들이 군데군데 뭉쳐 만들어졌습니다.

다시 말해 태양계는 처음부터 전체가 하나가 되어 회전하고 있었던 것입니다. 그 증거로는 지구와 마찬가지로 나머지 행성들이 모두 같은 방향으로 태양을 공전하고 있다는 것입니다.

또, 8개 행성의 궤도는 거의 대부분 같은 평면상에 있습니다. 컴퓨터로 시뮬레이션 해보면, 성간가스가 응집해 중심의 원시태양을 중심으로 회전하기 시작하면, 주변의 성간가스는 급속하게 원반형태로 되어 간다는 것이 확인되고 있습니다. 행성은 그 원반상에 만들어지므로 궤도가 모두 같은 평면상에 놓이게 되는 것입니다.

다른 말로 표현하면, 지구는 태양의 중력장(인력)의 영향권에 있으며 태양과 서로 끌어당기고 있기 때문에 태양의 주위를 돌고 있다고 할 수 있습니다. 만약 태양의 중력장이 없다면, 운동하고 있는 지구는 우주공간 어딘가로 똑바로 날라가 버리게 될 것입니다.

자전도 마찬가지로 태양계의 기원과 관계가 있습니다. 태양 주위를 일정 방향으로 돌면서 점점 물질들이 뭉쳐져 원시행성의 모습을 갖춰가기 시작하면, 중심의 태양이 그랬던 것처럼, 그것들은 팽이처럼 빙글빙글 자기회전을 시작합니다. 그렇게 만들어지는 원시행성들의 자전 방향은 공전방향과 일치하게 됩니다.

또, 원시행성이 주위의 가스를 끌어들이며 점점 성장해가며 상당히 커지게 됩니다. 이렇게 커진 원시행성들이 서로 충돌하기 시작하며 더욱더 커져 행성으로 성장해 간다고 생각됩니다. 이렇게 원시행성끼리 서로 충돌할 때의 충격은 상당할 것입니다.

이 때 원시행성들이 같은 방향으로 회전하며 충돌하기 때문에 공전과 같은 방향으로 힘이 합쳐지게 되며, 그것이 합체된 행성 본체의 자전 에너지를 증가시키게 된다고 합니다. 지구도 마지막 충돌 직후에는 지금보다 고속으로 회전하고 있었다고 생각됩니다.

그런데, 그 마지막 충돌시 원시행성 지반 중 일부는 합체되어 행성의 핵이 되지만, 일부는 쪼개지며 행성 주변으로 떨어져 나와 행성을 중심으로 원반상으로 돌기 시작합니다. 그러면 태양계가 만들어지는 것과 같은 이치로 튕겨져 나온 파편들이 그 행성의 위성이 됩니다.

행성의 위성이 만들어지는 것과 관련해서는 여러 가지 학설이 있지만, 현재까지는 위에서 설명한 과정이 유력하며, 지구와 달도 위와 같은 방법으로 탄생했다고 여겨지고 있습니다. 지구의 위성이 달 하나밖에 없는 이유는, 충돌 시 떨어져 나간 파편들 중에 굉장히 큰 것이 있었고 그것이 지구 가까이에 위치했는데, 파편이 상당히 컸기 때문에 주변에 있던 작은 파편들을 쫓아버렸거나 흡수해버려 지금의 달이 되었다고 생각됩니다.

사진은 NASA의 스피츠우주망원경이 찍은 행성충돌 모습입니다.