정호준의 별 이야기_ 45

바다낚시를 좋아하는 사람은 물때를 잘 알아야 한다고 합니다. 물때란 만조와 간조시각을 말하는 것으로, 밀물과 썰물 시각입니다.

그런데 밀물과 썰물은 왜 하루에 두 번씩 일어날까요? 달이 끌어당기는 힘 때문에 생기는 것이라면 달이 있는 곳의 바다만 부풀어오를 것이므로 하루에 한 번 생겨야 마땅한데 말입니다.

그 이유는 아래 그림으로 설명할 수 있습니다. 달이 지구를 중심으로 돈다고 말하지만, 달의 무게가 지구와 비교해 무시할 정도가 아니기 때문에 그림의 점G를 중심으로 달과 지구가 함께 돌고 있습니다.


즉 점A에서는 달이 끌어당겨 물이 부풀어오르지만, 점B에서는 지구가 도는 원심력 때문에 물이 부풀어오르게 되어 밀물상황이 되는 것입니다. 이때 점C, D에서는 그만큼 물이 적어져 당연히 썰물상황이 됩니다.

그러면 조금과 사리는 무엇일까요? 조금은 밀물이긴 하지만 좀 약한 것이고, 사리는 강한 밀물을 말합니다. 이러한 현상은 어떻게 일어날까요? 아래 그림을 보면 쉽게 알 수 있습니다.

태양-지구-달이 일직선상에 놓이는 보름과 삭망 때엔 달과 태양의 중력이 더해져 밀물의 세기가 강해지며, 이것을 사리라 합니다.

반면 태양-지구-달이 직각을 이루는 반달(상현 또는 하현)인 경우는 태양 중력이 달 중력을 약화시키는 방향으로 작용해 밀물의 세기가 약해지며, 이것을 조금이라 합니다.

그런데 이 밀물과 썰물 현상이 달을 지구로부터 점점 멀어지게 한다는 사실을 알고 계십니까? 아폴로11호 우주선이 1969년 인류 최초로 달에 착륙했을 때, 달에 놓고 온 직경 20cm정도의 거울에 레이저를 비춰 반사돼 오는 빛의 왕복시간을 재, 달까지의 거리를 정확히 측정하는 과정에서도 확인된 사실입니다. 지구의 바닷물은 고체가 아니고 액체이므로 지구자전의 영향을 받아 지구를 회전하는 관성을 가지고 있습니다.

달이 지구를 도는 속도보다 지구자전 속도가 약 30배 빠르므로 바닷물은 아래 그림과 같이 달보다 앞질러 회전홥니다.


이렇게 앞질러 회전하는 바닷물의 질량이달을약간앞으로끌어당기는역할을합니다. 결국 달은 속도가 빨라지고 원심력이 커지며 지구에서 약간씩 멀어져 가게 됩니다. 실제로 달은 1년에 약 4cm정도씩 멀어져 간다고 합니다.

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