지구란 무엇인가? (세 번째)

"지구란 무엇인가?"

딱딱! 안녕하세요 지식연구소의 딱따구리입니다. 반갑딱:) 👀

이번 포스팅은 지구의 대해 알아보는 마지막시간입니다.

저번시간에 이어서 지구의 자전과 공전, 지구 온난화 등 한번 알아볼까요?

 

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지구는 23시간 56분 4.091초 주기로 자전하며, 그 축은 북극과 남극을 잇는 선입니다. 그 방향은 지구의 북극에서 보았을 때 시계 반대방향입니다. 그 결과 지구에서 천체들이 한 시간에 15도씩 동에서 서로 이동하는 것처럼 보이는 일주운동을 관찰 할 수 있습니다.

 

지구는 태양을 365.2564 태양일 주기로 공전하고 있습니다. 이 때문에 지구에서 보았을 때 태양이 다른 천체들을 배경으로 하여 하루에 1도씩 서에서 동으로 이동하는 현상을 볼 수 있습니다.

 

지구의 궤도 속도는 평균 초속 30km 정도인데, 이 속도는 지구 지금은 7분만에, 달까지의 거리는 4시간 만에 통과할 수 있는 속도입니다.

 

지구는 하나의 위성, 달을 거느리고 있습니다. 달과 지구는 공동 질량중심을 27.32일의 주기로 회전하고 있으며 이를 항성월이라고 합니다. 한편, 지구와 달의 회전이 일어나는 동안 지구 역시 태양주위를 공전하고 있기 때문에 태양과 달의 상대적인 위치가 되풀이되는 데에는 항성월 보다 조금 더 긴 29.53일이 걸리며 이 기간을 삭망월이라고 지칭합니다.

 

공전 궤도면에 수직인 방향과 자전축은 서로 일치하지 않고 23.5도나 차이가 납니다. 이 기울기 때문에 공전궤도상의 지구의 위치에 따라 태양입사의 각도가 달라지게 되고 계절의 변화를 일으키게 됩니다. 한편 달의 궤도면은 지구의 공전궤도면과 또 다시 5도의 차이가 있습니다. 따라서 삭망마다 일식과 월식이 반복되지 않습니다.

 

관성좌표계(지구의 자전, 공전과 관계없이 태양에 고정되어 있는 좌표계)에서 지구는 세차운동을 합니다. 세차운동이란 지구의 자전축이 긴 시간을 주기로 원뿔모양을 그리면서 회전하는 것을 일컫는데, 그 주기는 25,800년(258세기)입니다. 세차운동은 태양의 중력이 지구의 볼록타원체에 차등적으로 가해져서 생기는 현상인데, 비슷하게 달에 의해서도 자전축이 흔들리며 그 주기는 18.6년이고 장동이라고 부릅니다.

 

지구와 함께 회전하는 좌표계에서도 지구의 자전은 약간의 불안정함을 보이는데, 이것을 극운동이라고 합니다. 극운동은 준주기적인 운동이며, 연주기성분과 챈들러 운동이라고 하는 14개월 성분으로 이루어져 있습니다. 극운동과 함께 지구의 자전 속도 역시 일정하지 않으며 따라서 하루의 길이 역시 달라지게 됩니다. 때때로 윤초가 삽입되는 것은 이러한 영향을 보상하기 위해서입니다.

 

달과의 인력과 바다의 밀물과 썰물의 상호관계 때문에 지구의 자전 속도는 느려지는데 매년 0.000017초 정도가 느려지고 달과의 거리는 매년 4cm씩 멀이지고 있습니다.

 

현재 지구 공전 궤도의 근일점은 1월 3일 부근에 있으며 원일점은 7월 4일 부근에 있습니다. 세차운동과 밀란코비치 주기로 알려진 현상에 의해서 지구의 공전 궤도는 달라집니다.

 

지구 온난화는 아직 정확한 원인이 밝혀지지는 못했습니다. 이때까지 가장 유력했던 온실기체(이산화탄소 등)로 인한 지구 온난화는 확실하지 않다는 점이 밝혀졌고, 그 외에도 많은 학설이 있습니다. 지구 온난화의 예는 1880년대의 -19mm였던 해수면이 1930년 제 1회 월드컵 때는 3mm, 지금은 37mm로 높아져서 지구 온난화로 인해 사라진 섬들이 많습니다. 최근에는 이런 온난화를 막기 위해 노력하고 있는데, 이를테면 선진국에서 개발한 도심 속의 숲, 전기자동차, 한국에서 개발한 승용차 요일제 등이 있습니다.

 

1790년, 프랑스 정부에서 전 세계적인 단위의 표준을 정할 필요성을 느끼고 미터법을 제정할 당시, 거리의 기준을 지구로 삼았습니다. 그에 따라 지구 적도에서 북극점까지의 거리를 정확하게 10,000km, 이 거리의 4배인 지구 전체 자오선 길이인 40,000km를 기준으로 하는 미터법이 제정되었습니다. 전체 자오선 길이가 아닌, 적도에서 북극점까지 거리인 10,000km를 십진법상의 표준으로 삼은 까닭은 당시의 기술 수준으로 남반구 지역의 관측소를 설치하는 것이 용이치 않았기 때문입니다. 따라서 1m는 적도에서 극점까지 거리의 1000만분의 1입니다. 단, 1983년 이후, 국제단위계에서 미터는 진공에서 빛이 1/299,792,458초 동안 진행한 거리로 정의되었습니다.

 

지구에는 자기장이 존재합니다. 이는 우주의 방사선을 막아줘 생명체의 존재를 가능하게 해줍니다. 그러나 이러한 자기장은 150년 동안 세기가 10%가량 감소하여 이는 대규모 지진, 화산 활동, 기후 변화, 동물들의 대량 멸종사건에 영향을 미치고 있으며, 자기장의 소멸로 대기를 잃은 화성과 같이 지구 또한 미래에 대기를 잃을 수 있다고 과학자들은 말하고 있습니다.

 

지구와 궤도 공명을 하는 소행성 크뤼트네(Cruithne)는 1986년 발견되었으며 지구와 달의 중력의 영향을 받아 찌그러진 말굽형 궤도로 지구를 돌고 있습니다. 최대 직경 5km 소행성 크뤼트네는 천구 상에서 원위치로 돌아오기까지 360년이 걸립니다. 크뤼트네는 달에 비해 궤도 운동이 복잡한데 달이 단순히 지구의 주위를 도는 것에 비해, 크뤼트네는 그냥 지구의 주위를 도는 것이 아니라, 지구와 같은 주기로 지구의 궤도를 따라 지구와 함께 태양 주위를 돌기 때문입니다. 물론 지구 고정 좌표계에서 보면, 이 천체가 분명 지구의 주위를 도는 듯이 보이지만, 엄밀히는 태양의 주위를 지구와 같이 도는 것입니다. 이런 식으로 궤도 공명을 하는 천체들을 힐 권 내에서 공전하는 달(satellite)과 구분해서 준달 또는 준위성(quasi-satellite)라고 부릅니다. 이 준위성도 역시 케플러의 법칙을 따르기 때문에 타원궤도(elliptic orbit)를 돌며, 면적속도(areavelocity)가 일정합니다.

 

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네 여기까지 총 3회에 걸쳐 지구에 대해서 알아보았습니다.

지구에 대해 조금은 알게되었나요?

지구 포스팅을 통해서 우리가 살고있는 지구를 조금이라도 알게되었다면 다행입니다.

지구 온난화 때문에 걱정이 큰데 아직 원인이 밝혀지지 못했다니.. 과학의 발달로 원인이 밝혀져

지구 온난화에 대해 대책을 마련했으면 좋겠습니다.

다음 시간에는 지구의 자연위성인 달에 대해 알아보도록하겠습니다.

 

그럼 딱따구리의 지식연구소는 여기까지!

 

오늘도 좋은하루 보내시고 다음시간에 만나요. 딱딱:) 😜

 

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2019/10/26 - 지구란 무엇인가? (첫 번째)

2019/10/27 - 지구란 무엇인가? (두 번째)