최종 업데이트: 2026-06-16

표면 중력

표면 중력은 행성, 위성, 별의 표면에서 중력이 물체에 주는 가속도이다. 물체가 얼마나 무거운지, 얼마나 높이 뛸 수 있는지, 떨어뜨린 물체가 얼마나 빨리 빨라지는지를 정한다. 천체 표면에 적용한 뉴턴의 중력 법칙에서 직접 따라 나온다:

$g = \frac{GM}{R^2}$

여기서 $G = 6.674 \times 10^{-11}\ \text{m}^3\text{kg}^{-1}\text{s}^{-2}$는 중력 상수, $M$은 천체의 질량, $R$은 반지름이다. 지구의 표면 중력은 약 $9.81\ \text{m/s}^2$이다.

질량과 반지름 사이의 경쟁이 이 공식의 핵심이다. 중력은 질량에 따라 커지지만 반지름의 제곱에 따라 줄어든다. 천체가 매우 무거워도 동시에 매우 크다면 표면 중력은 적당할 수 있다.

계산 예시

화성의 표면 중력을 구해 보자. 화성은 지구 질량의 0.107배, 반지름의 0.532배이다:

$g_{\text{Mars}} = \frac{G\,(0.107\,M_\oplus)}{(0.532\,R_\oplus)^2} = \frac{0.107}{0.283}\,g_\oplus \approx 0.38\,g_\oplus \approx 3.7\ \text{m/s}^2$

따라서 지구에서 70 kg인 사람은 화성에서 약 27 kg의 유효 무게가 된다.

태양계 전반의 중력

지구 중력의 배수로 나타내면 태양계 천체들은 넓은 범위에 걸쳐 있다. 달은 0.17, 화성은 0.38, 금성은 0.90, 목성은 — 가스 행성임에도 — 약 2.5인데, 거대한 반지름이 엄청난 질량을 상쇄하기 때문이다. 태양은 약 28 g로 목록의 맨 위를 차지한다. 이런 차이가 각 천체를 빚는다. 낮은 중력은 작은 천체가 대기를 우주로 잃게 하고, 높은 중력은 내부를 압축하고 대기를 두껍게 만든다.

관련 계산

표면 중력은 여러 다른 양의 출발점이다. 천체의 탈출 속도는 같은 질량과 반지름에 의존하며 $v_{\text{esc}} = \sqrt{2GM/R}$이고, 두 천체 사이의 중력은 같은 상수 $G$를 사용한다. 어떤 물체가 탈출 속도가 빛의 속도에 도달할 만큼 압축되면 반지름은 슈바르츠실트 반지름으로 줄어들고 그 천체는 블랙홀이 된다.