지구의 자전과 공전

지구의 자전과 공전은 기온의 계절 변화와 대기의 순환 등에 큰 영향을 주어 다양한 사건의 근원이 되는 현상입니다.

 

지구

지구는 태양 주위를 도는 행성입니다.

지리에서 배우는 여러 가지 기상 현상(비·눈·바람 등)이나 인간의 영위(도시의 형성, 문화, 농업)는 지구라고 하는 별의 환경을 전제로 성립되고 있습니다.

지구가 스스로 회전하는 것(자전)으로 바람이 발생하고, 해풍은 육지에 수증기를 실어 비를 내리게 하며, 육지에서 내린 비는 강을 흘러 인근 농지의 농업용수로 이용됩니다.

 

지구의 자전

지구의 자전은 북극과 남극을 잇는 직선(지축)을 회전축(자전축)으로 해서 대략 24시간 동안 지구가 1회전 하는 현상을 말합니다.

 

지구는 같은 속도로 자전을 하고 있기 때문에 지표가 태양 쪽에 있을 때 낮이 되고, 태양과 반대쪽에 위치할 때는 밤이 됩니다.

지구는 서쪽에서 동쪽으로 자전하고 있기 때문에 지표에서 보면 태양은 동쪽에서 올라가고 서쪽으로 지는 것처럼 보입니다.

 

지구의 자전은 지표의 환경에도 큰 영향을 주고 있습니다.

낮에는 쏟아지는 태양빛 에너지로 인해 지표의 기온은 상승하고 밤이 되면 열이 우주 공간으로 빠져나가 기온이 떨어집니다.

 

사막에서는 이러한 하루 중 기온의 변화가 특히 커서 혹독한 기후를 만들어 내고 있습니다.

또, 열대 지역에서는, 아침에 태양광에 달궈져 상승한 수증기가 구름을 만들어, 저녁에 비가 되어 지표에 내리는 사이클을 반복합니다(스콜).

 

이처럼 천체로서의 지구의 운동은 지표의 기후 등에 큰 영향을 주어 지리에서 배우는 다양한 현상의 근원이 되고 있습니다.

 

자전축의 기울기

태양에서 보면 지구의 자전축(지축)은 23.4° 기울어져 있습니다.

이 때문에, 계절에 의해서 지표와 태양의 위치 관계가 바뀌어, 지표가 태양으로부터 지표가 받는 태양광의 양(일사량)이 바뀝니다.

이 차이가 계절에 따른 기온 차를 만들어 내고, 중위도 지역에서는 사계절을 볼 수 있습니다.

만약 지축이 기울어져 있지 않으면, 중위도 지역에서 계절에 의한 기온의 변화가 발생하지 않고, 계속 같은 기후가 계속된다고 생각됩니다.

 

지표에서 본 태양의 위치는 1년 동안 주기적으로 변합니다.

3월 하순(춘분)과 9월 하순(추분)에는, 태양은 적도의 바로 위에 위치해, 적도 부근의 일사량이 가장 많아집니다.

 

4월부터 9월까지는 태양은 북반구 쪽으로 움직이고, 반대로 10월부터 다음 해 3월까지는 남반구 쪽으로 움직입니다.

태양이 가장 북쪽에 위치한 6월 하순(하지)에는 태양은 북회귀선(북위 23°26') 바로 위에 위치합니다.

반대로 태양이 가장 남쪽에 위치한 12월 하순(동지)에는 태양은 남회귀선(남위 23°26') 바로 위까지 움직입니다.

북반구의 대부분에서는 6월 하순(하지)에 일사량이 최대가 되고, 반대로 12월 하순(동지)에 일사량이 최저가 됩니다.

이 때문에 북반구에서는 일사량이 많은 6월 전후가 여름이 되고, 반대로 일사량이 적은 12월 전후가 겨울이 됩니다.

남반구는 그 반대입니다.

가장 더운 시기(8월경)나 가장 추운 시기(1월경)가 하지나 동지에서 약간 늦어지는 것은, 바다나 육지가 따뜻해지거나 차가워지는 데에 시차가 있기 때문입니다.

 

이상과 같이 지구 자전축 기울기의 영향으로 태양과의 위치 관계가 주기적으로 변화하여 한난차가 발생하고 계절이 바뀌어 갑니다.

 

지구의 공전

지구의 공전이란 지구가 태양 주위를 약 1년에 1바퀴 도는 현상을 말합니다.

지구의 자전축(지축)이 기울어져 있기 때문에 계절에 따라 태양과의 위치 관계가 달라집니다.

그 결과 계절에 따라 기온이 오르내리며 중위도 지역에서는 사계절을 만들어 내고 있습니다.

 

참고

지구의 공전 주기와 달력의 1년

지구의 공전 주기는 365.2422일(365일 5시간 48분 46초)입니다.

 

1년이 365일이므로 4년에 하루 꼴로 윤일(2월 29일)을 삽입해 지구의 공전주기와 역상의 1년을 맞추는 궁리가 이루어지고 있습니다.

하지만 지구의 공전주기는 365.2422일이기 때문에 4년에 하루(1년에 0.25일) 꼴로  윤일을 삽입하면 1년에 0.0078일씩 공전주기에서 벗어나 버립니다.

이 약간의 어긋남이 긴 역사 속에서 쌓여, 1,000년 당 약 7.8일 어긋났습니다.

 

그 결과 16세기 유럽에서는 기독교 종교행사 중 하나인 부활절(춘분일을 기준으로 날짜를 결정)을 언제 축하할 것인가 하는 문제가 발생했습니다.

그래서 교황 그레고리우스 13세는 1582년에 새로운 달력(그레고리력)을 도입했습니다.

그레고리력에서는, 4년에 1회 윤일(2월 29일)을 더하는 것을 원칙으로 하면서도, 400년에 3회 윤일을 넣지 않는(=윤년을 평년으로 한다) 해를 만듦으로써, 공전 주기와의 차이를 작게 하고 있습니다.

 

그레고리력에서는 4로 나누어지는 해에 윤일을 넣습니다(2020년, 2024년, 2028년…).

그러나 4로 나누어지는 해 중 400으로 나누어지지 않고 100으로 나누어지는 해에 윤일을 넣지 않습니다.

구체적으로는 서기 1700년, 1800년, 1900년, 2100년, 2200년, 2300년은 평년이고 1600년, 2000년, 2400년은 윤년 도입니다.

 

이렇게 해서 400년에 (100회가 아닌) 97회의 윤일을 삽입하는 것으로, 1년의 일수는 평균 365.2425일이 되어, 지구의 공전 주기와의 차이는 0.0003일로 단축됩니다.

이 결과 1000년 만에 0.3일 차이에 그쳐 지구의 공전 주기와 역상 1년 차이를 크게 줄였습니다.

 

그레고리력은 높은 실용성 때문에 현재도 세계 각지에서 사용되고 있습니다.