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지구는 왜 23.5도 기울어졌을까?
과학생각-04이동
이영란 글 / 이리 그림
|
풀과바람
|
2022년 08월 17일
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그리스의 식민지였던 마살리아에는 커다란 기둥이 하나 서 있었어요. 시계로 쓰던 그노몬이지요. 고대 바빌로니아와 이집트에서도 그노몬을 사용하고 있었지요. 이집트의 신전 앞에 태양을 숭배하기 위해 세워졌던 오벨리스크가 바로 그노몬이랍니다. 피테아스는 그노몬 주변에 커다란 원을 그려 놓았어요. 지구를 대신해서 말이지요. 그는 해가 가장 높이 뜨는 하지에 오벨리스크의 그림자 길이를 재 두었어요. 석 달 뒤 낮과 밤의 길이가 똑같아지는 춘분이 되자, 또다시 오벨리스크 그림자의 길이를 재었지요. 태양 빛이 곧장 지구로 향하므로 지구가 기울지 않았다면 하지의 그림자와 춘분의 그림자 길이가 같아야 했어요. 하지만 하지의 그림자는 짧았고, 춘분의 그림자는 길었지요. 피테아스는 이 실험을 통해 지구가 기울었다는 것을 확신했어요.
--- 「막대 그림자 하나로 알아낸 지구의 기울기」 중에서
지구는 자전축을 중심으로 혼자 돌기도 하지만, 태양을 중심으로 돌기도 해요. 이것을 ‘자전’과 ‘공전’이라고 해요. 지구는 자전하는 동시에 공전을 해요. 지구가 자전축을 중심으로 한 바퀴 도는 데는 하루가 걸리고, 지구가 태양 주위를 도는 데는 일 년이 걸리지요. 자전과 공전 때문에 하루가 낮과 밤으로 나뉘고, 일 년 동안 계절의 변화가 생기지요. 만일 지구가 기울어지지 않은 채로 공전한다면, 계절의 변화가 없어서더운 곳은 늘 덥고 추운 곳은 계속 추울 거예요. 태양의 고도가 변하지 않으면 언제나 똑같은 양의 태양열을 받을 테니까요. 지구가 기울어져 있기 때문에 태양의 고도가 달라지고, 고도에 따라 태양 빛을 얼마나 많이 그리고 오랫동안 받는지가 달라져요. 이런 차이로 계절의 변화가 생기는 거랍니다.
--- 「계절과 지구의 기울기는 어떤 관련이 있을까?」 중에서
적도 부근에서는 바람이 언제나 거의 같은 방향으로 불어요. 동쪽에서 서쪽으로 부는 무역풍이 불지요. 바람이 불면 바람의 방향에 따라 해수면의 물이 움직여요. 그리고 지구의 자전 때문에 조금 더 오른쪽으로 쏠리게 되지요. 오른쪽으로 쏠린 바닷물은 바로 밑의 바닷물을 움직여요. 이때 아래쪽의 바닷물도 오른쪽으로 쏠려요. 계속해서 바로 밑의 바닷물이 오른쪽으로 쓸려 나가게 되므로, 전체적으로는 바람이 부는 방향에서 90° 방향으로 흘러가게 돼요. 무역풍이 부는 곳보다 더 위쪽인 중위도 지역에서는 동쪽에서 서쪽으로 편서풍이 불어요. 바람이 따로따로 부는 것 같지만 지구가 기울어 자전하기 때문에 하나로 연결되어 있어요. 즉, 바람은 지구를 빙글빙글 돌며 바닷물을 일정한 방향과 속도로 움직이게 해요. 이러한 바닷물의 흐름을 ‘해류’라고 하지요. 남반구에서도 무역풍과 편서풍이 불어요. 다만 북반구와 반대로 불기 때문에 해류도 반대로 이동한답니다.
--- 「바닷물을 움직이게 하는 무역풍과 편서풍」 중에서
지구의 기울기가 지금보다 더 크거나 작았다면 날씨도 달랐을 거예요. 만약 지구의 기울기가 10°가 된다면, 적도는 태양열을 더 오래 받아서 더욱 뜨거워지고, 반대로 태양열을 덜 받은 극지방은 더 추워질 거예요. 얼음으로 뒤덮인 남극과 북극은 지금보다 훨씬 넓을 테지요. 만약 지구의 기울기가 60°가 된다면, 적도는 태양열을 적게 받아 극지방보다 더 적은 양의 태양열을 받게 돼요. 그러면 적도에 빙하가 있고, 바다에는 얼음이 둥둥 떠다닐 거예요. 극지방과 적도 사이에 있는 중위도에서는 봄과 가을이 없어지고 여름과 겨울만 있을 거예요. 그것도 아주 덥고 긴 여름, 몹시도 춥고 긴 겨울일 거예요. 만약 지구가 기울어져 있지 않다면, 지구 어느 곳이든 밤과 낮의 길이는 12시간으로 똑같을 거예요. 지구가 둥글어서 태양 빛을 받는 면적과 빛을 받지 못하는 면적이 같을 테니까요. 밤과 낮의 길이가 같다면, 계절의 변화도 없겠지요. 태양열을 받는 시간과 각도 때문에 적도 지역은 더 뜨겁고, 북극과 남극은 더 추울 거예요. 이런 지구에서 인간이 태어났다면, 인간은 일찌감치 사라지고 말았을 거예요. 인류를 포함한 모든 생명체에게는 살아남기에 좋은 기후가 필요하니까요.
--- 「막대 그림자 하나로 알아낸 지구의 기울기」 중에서
지구는 자전축을 중심으로 혼자 돌기도 하지만, 태양을 중심으로 돌기도 해요. 이것을 ‘자전’과 ‘공전’이라고 해요. 지구는 자전하는 동시에 공전을 해요. 지구가 자전축을 중심으로 한 바퀴 도는 데는 하루가 걸리고, 지구가 태양 주위를 도는 데는 일 년이 걸리지요. 자전과 공전 때문에 하루가 낮과 밤으로 나뉘고, 일 년 동안 계절의 변화가 생기지요. 만일 지구가 기울어지지 않은 채로 공전한다면, 계절의 변화가 없어서더운 곳은 늘 덥고 추운 곳은 계속 추울 거예요. 태양의 고도가 변하지 않으면 언제나 똑같은 양의 태양열을 받을 테니까요. 지구가 기울어져 있기 때문에 태양의 고도가 달라지고, 고도에 따라 태양 빛을 얼마나 많이 그리고 오랫동안 받는지가 달라져요. 이런 차이로 계절의 변화가 생기는 거랍니다.
--- 「계절과 지구의 기울기는 어떤 관련이 있을까?」 중에서
적도 부근에서는 바람이 언제나 거의 같은 방향으로 불어요. 동쪽에서 서쪽으로 부는 무역풍이 불지요. 바람이 불면 바람의 방향에 따라 해수면의 물이 움직여요. 그리고 지구의 자전 때문에 조금 더 오른쪽으로 쏠리게 되지요. 오른쪽으로 쏠린 바닷물은 바로 밑의 바닷물을 움직여요. 이때 아래쪽의 바닷물도 오른쪽으로 쏠려요. 계속해서 바로 밑의 바닷물이 오른쪽으로 쓸려 나가게 되므로, 전체적으로는 바람이 부는 방향에서 90° 방향으로 흘러가게 돼요. 무역풍이 부는 곳보다 더 위쪽인 중위도 지역에서는 동쪽에서 서쪽으로 편서풍이 불어요. 바람이 따로따로 부는 것 같지만 지구가 기울어 자전하기 때문에 하나로 연결되어 있어요. 즉, 바람은 지구를 빙글빙글 돌며 바닷물을 일정한 방향과 속도로 움직이게 해요. 이러한 바닷물의 흐름을 ‘해류’라고 하지요. 남반구에서도 무역풍과 편서풍이 불어요. 다만 북반구와 반대로 불기 때문에 해류도 반대로 이동한답니다.
--- 「바닷물을 움직이게 하는 무역풍과 편서풍」 중에서
지구의 기울기가 지금보다 더 크거나 작았다면 날씨도 달랐을 거예요. 만약 지구의 기울기가 10°가 된다면, 적도는 태양열을 더 오래 받아서 더욱 뜨거워지고, 반대로 태양열을 덜 받은 극지방은 더 추워질 거예요. 얼음으로 뒤덮인 남극과 북극은 지금보다 훨씬 넓을 테지요. 만약 지구의 기울기가 60°가 된다면, 적도는 태양열을 적게 받아 극지방보다 더 적은 양의 태양열을 받게 돼요. 그러면 적도에 빙하가 있고, 바다에는 얼음이 둥둥 떠다닐 거예요. 극지방과 적도 사이에 있는 중위도에서는 봄과 가을이 없어지고 여름과 겨울만 있을 거예요. 그것도 아주 덥고 긴 여름, 몹시도 춥고 긴 겨울일 거예요. 만약 지구가 기울어져 있지 않다면, 지구 어느 곳이든 밤과 낮의 길이는 12시간으로 똑같을 거예요. 지구가 둥글어서 태양 빛을 받는 면적과 빛을 받지 못하는 면적이 같을 테니까요. 밤과 낮의 길이가 같다면, 계절의 변화도 없겠지요. 태양열을 받는 시간과 각도 때문에 적도 지역은 더 뜨겁고, 북극과 남극은 더 추울 거예요. 이런 지구에서 인간이 태어났다면, 인간은 일찌감치 사라지고 말았을 거예요. 인류를 포함한 모든 생명체에게는 살아남기에 좋은 기후가 필요하니까요.
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