예쁜 고리를 가진 ‘토성’은 태양계 행성 중 목성 다음으로 가장 큰 행성입니다. 만약 토성이 들어갈 정도로 아주 커다란 수영장이 있다고 상상해보세요. 이 수영장에 토성을 넣으면 어떻게 될까요?

놀랍게도 토성을 물에 넣을 수 있다면 토성은 가라앉지 않고 물 위로 배처럼 둥둥 뜬다고 합니다. 어떻게 이것이 가능하냐고요? 그 비밀은 바로 ‘밀도’에 있습니다. 
 

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크기가 크면 무겁고, 작으면 가볍다?
여러분은 목욕을 하다가 욕조에 물건을 떨어트려 본 적 있나요? 이때 목욕 타올이나 샤워볼처럼 가벼운 물체는 물 위로 둥둥 뜨지만, 비누나 치약처럼 무거운 물체는 물 밑으로 가라앉습니다.

그렇다면 물체의 크기가 크면 무겁고, 작으면 가벼울까요? 곰곰이 생각해보면 시계를 걸기 위해 벽에 박는 못은 아주 작지만 물에 가라앉고, 후후 불수록 커지는 풍선은 물에 뜨지요.

따라서 물체의 무게는 단순히 크기가 작거나 크다고 해서 결정되지 않습니다. 그렇다면 물체의 무게는 어떻게 결정되는 걸까요? 집에서 아주 간단하게 할 수 있는 실험을 통해 알아봅시다.

밀도 차이가 건포도를 춤추게 한다
‘밀도’는 물질들이 모두 같은 크기라고 했을 때 얼마나 무거운지를 알 수 있게 해주는 단위입니다. 이 실험에서 건포도는 고체, 사이다는 액체, 이산화탄소는 기체이기 때문에 밀도는 건포도>사이다>이산화탄소 순서로 크죠. 따라서 밀도가 가장 큰 건포도를 사이다에 넣으면 바닥으로 가라앉는 것입니다.

그런데 이 건포도가 다시 위로 떠 오르는 이유는 무엇일까요? 그 비밀은 바로 ‘이산화탄소’에 있는데요. 떠오르는 건포도의 모습을 자세히 살펴보면 건포도 주변에 아주 작은 기포들이 달라붙어 있는 것을 볼 수 있어요.

이 기포가 바로 사이다 속에 녹아 있던 이산화탄소이지요. 밀도가 아주 작은 기체인 이산화탄소가 건포도의 표면에 달라붙으면 건포도의 밀도가 작아져 위로 뜨게 되는 것입니다.

하지만 건포도와 함께 올라온 이산화탄소는 곧 공기중으로 날아갑니다. 따라서 건포도의 밀도는 다시 높아져 가라앉게 됩니다. 이 과정을 계속 반복하며 건포도가 오르락내리락 춤을 추는 것이죠.

물의 밀도보다 작은 토성의 밀도
태양계에서 두 번째로 큰 행성인 토성은 반지름이 6만km인데도 불구하고 무게는 지구의 95배밖에 되지 않는다고 해요. 그 이유는 토성이 수소나 헬륨 등 가벼운 기체로 이루어진 행성이기 때문입니다.

토성의 밀도 역시 물의 0.7배밖에 되지 않는다고 해요. 따라서 토성을 넣을 수 있을 만큼 커다란 수영장이 있다면 토성은 물속으로 가라앉지 않고 둥둥 뜨게 되겠지요. 마치 물 위로 기름이 동동 뜨는 것처럼 말입니다.

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*에듀진 기사 원문: http://www.edujin.co.kr/news/articleView.html?idxno=30822

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