제가 어렸을 때는
계절을 이렇게 이해했습니다.
12월과 1월은 춥고
눈이 내리며
4월과 5월은 꽃이 활짝 피고
7월과 8월은 덥고 햇빛이 많이 나고
9월과 10월은 울긋불긋한 낙엽들이 많다구요.
이게 자연의 섭리이고
그건 신비롭습니다.
여러분이 그때 저한테
지구에 사는 인구의 3분의 1이
눈을 본 적이 없다거나
7월 4일은 바닷가로 놀러가는 날이 아니라고 얘기했다면
저는 여러분이 미쳤다고 생각했을 겁니다.
하지만 사실 4계절이 뚜렷하게 변하는 것은
지구에서 두 곳뿐입니다.
그리고 그 두 곳에서 조차
계절은 반대입니다.
왜 그럴까요?
많은 사람들이 요하네스 케플러라는
천문학자를 들어보셨을텐데
그는 행성의 궤도가 타원형이고
태양은 그 궤도의 중심에 있지 않다는 것을 증명했습니다.
그가 몇 백년 전에
이것을 발견했을 때는 큰 사건이었습니다.
그의 발견은 행성의 궤도를
측정하면서 천문학자들이 가졌던
수학적인 문제를 많이 해결했습니다.
궤도가 완벽한 원이 아닌 것은 맞지만
과학책,
티비나 영화에 나오는 그림들은
궤도가 길쭉한 것 같은
인상을 줍니다.
하지만 사실 지구의 궤도는 거의 완벽한 원입니다.
지구의 궤도는 그렇게 보이지 않지만
엄밀하게는 타원형이고
태양이 정확히 한가운데 있지는 않습니다.
그말은 태양까지의 거리가
일년내내 달라진다는 뜻입니다.
아하!
그렇다면 지구가 태양에서 가장 멀 때가 겨울이겠구나!
음, 아니요. 잠시만요.
사실 지구는 7월보다 1월에
태양에 5백만 km정도
더 가깝습니다.
북반구에 사는 우리한테는
1월이 가장 추운 계절의
한 가운데에 있습니다.
아직도 잘 모르겠나요?
이건 어때요?
여름과 겨울은 지구 표면에서
동시에 일어납니다.
미국의 코네티컷주가 겨울일 때
뉴질랜드는 여름이지요.
태양과 떨어져 있는 거리와 상관이 없다면
무엇 때문일까요?
음, 지구는 똑바로 서있지
않다는 것을 알아야 해요.
사실 지구는 기울어져 있습니다.
그리고 지구의 기울어진 축은
계절이 생기는 중요한 이유이지요.
지구는 수직으로 23.5도 기울어진
축을 기준으로 자전합니다.
동시에 지구는 항상 같은 방향을 향하는 자전축을 갖고
태양의 둘레를 돕니다.
기울어져 있음과 동시에
시간이 흐름에 따라서
자전과 공전이
하루에 햇빛을 받을수 있는 시간의 양을 정합니다.
여름에는 더 많고
겨울에는 더 적죠.
따라서 태양이 지구를 비출 때 는 따뜻해지지만
태양이 지고나면 서늘해집니다.
그래서 여름에는
적도에서 40도 이상 북쪽에 있는 곳,
하트포드와 코네티컷 같은 곳은
하루에 15시간 정도 햇빛을 받을 수 있고
9시간 정도는 어둡습니다.
식는 시간보다 데우는 시간이 더 깁니다.
그리고 날마다 일어나기 때문에
결국 따뜻하게 되는 거죠.
나중을 위해서라도 기억해두세요!
겨울에는 반대 현상이 일어납니다.
데우는 시간보다 식히는 시간이
더 길기 때문에
날마다 되풀이되면 결과는 추워지는 거죠.
여기서 흥미로운 점은 여러분이 북쪽으로 가면
여름에 햇빛이 나는 시간은 더 늘어납니다.
같은 여름날 알라스카의 쥬노에서는 햇빛을 19시간 받을 수 있는 반면
플로리다의 탤러해시에서는 14시간 동안 햇빛을 받을 수 있습니다.
사실 북극의 여름철에는
해가 절대 지지 않아요.
네, 그 때는 계속 낮입니다. 바로 그거지요!
음, 여기에 퍼즐을 맞추기 위한 또다른 중요한 조각이 있어요.
햇빛이 비치는 시간만이
평균 온도를 결정한다면
북반구의 여름에서
북극이 가장 따뜻한 곳이 되어야 하지 않을까요?
왜냐하면 북극에서는 하지가 있는 달에는
24시간 내내 햇빛을 받을 수 있으니까요.
하지만 북극은 아닙니다.
아직도 빙하가 물속에 있고
땅에는 눈이 있어요.
그렇다면 어떻게 된 걸까요?
지구는 동그란 모양이라
하루에 받는 햇빛의 양은
여러분이 알다시피 해가 뜨고 질때까지
해의 높이에 따라
달라집니다.
그러나 해가 뜰 수 있는 최고 높이는 계절에 따라 다른데
여름에는 가장 높고
하지의 정오에 가장 높습니다.
하지는 북반구에서는 6월21일이고
남반구에서는 12월 21일이죠.
이것은 바로 지구가 돌기 때문인데
북반구는 결국 겨울에는 기울어진 채로
태양에서 멀어지고
여름에는 태양쪽으로 기울게 되는데,
그래서 여름에는 태양은
더 오랜 시간 우리 머리 위에 있습니다.
여름에는 햇빛이 더 오래 비친다는 것을 기억하시나요?
그리고 제곱km당 태양 에너지는
해가 높이 뜰수록 증가합니다.
그래서 해가 비스듬히 있으면
단위 면적당 받는 햇볓의 양은
줄어들지요.
그래서 북극은 24시간 동안 햇빛을
받음에도 불구하고
북극이 받는 햇빛의 양은 넓게 퍼져 있어서
해가 더 높이 뜬 남쪽보다는
더 적은 에너지를 받습니다.
태양 쪽으로 더 기울어져 있기 때문이에요.
게다가 북극은 보충할게 많습니다.
6개월 내내 햇빛 하나 없이
계속 식어갑니다.
그래서 계절이 바뀔 때마다 여러분이 어디 있던 간에
각 계절의 아름다움을 감사해야할 뿐만 아니라
여러분에게 주어지는
복잡한 천문학에도 감사해야 합니다.