조석 간만이 하루에 2번 일어나는 이유
조석.
달의 인력으로 인해 해수면이 상승하는 현상으로 대부분의 사람들이 그렇게만 알고 있습니다. 그리고 이런 조석은 하루에 두번이 일어나게 되죠.
그렇다면 지구는 하루에 1바퀴만 자전하기에 달은 지구를 한번만 볼 수 있는데 어떻게 두번이 일어나게 되는지 아시나요?
이 질문에 많은 사람들이 막히게 됩니다.
그리고 이 질문에 대해서 문의를 해도 명확하게 설명하는 글은 거의 없습니다.
특히 항해사들은 조석표를 만들다보니 더욱더 흥미를 가질 수 있는 사항인데 상세히 한번 설명해보겠습니다.
조석은 달의 인력으로 일어나는 현상이 맞습니다. 왜 인력이 생기는지는 물리학자들도 잘 모른다고 했습니다. 질량을 가진 물체는 끌어당긴다, 결국 신의 섭리다 라고만 이야기 합니다. 이런 달의 인력이 바닷물을 끌어당기면서 만조가 생깁니다.
그런데 그런 생각이 살짝 듭니다. 내 몸도 딱히 달의 인력을 느끼지 못하고 지구 중력도 느끼지 못하는데 어떻게 저 많은 바닷물을 움직이지?
그건 지구의 크기를 놓고 볼 때, 바닷물은 정말 얇은 껍질에 불과합니다.
지구의 지름 : 12756km
반지름 : 6378km
세계 최대 수심 : 1.1km
그러면 지구에서 차지하는 물의 양은 정말 별거 아닌 수준입니다. 아파트가 6378층이 지구중심에서 있다고 하면 1층 정도만 물이 있다고 상상해보면 극소량입니다. 이것도 이해가 잘 안간다고 하면 63빌딩 옥상에 3.9cm 정도 물이 차있는 수준이라고 하면 쉽게 이해할 수 있을 거 같네요.
그렇다면 달의 인력 영향을 받을만 할 거 같네요. 게다가 지구는 지금 자전중입니다. 액체를 갖고 있는 구가 자전하면 당연히 원심력이 작용합니다.
그러면 일단 바닷물은 중력과 반대방향으로 튀어나가려고 하고 있겠네요. 그때, 달의 인력이 작용하면서그 바닷물을 끌어당깁니다.
게다가 여기서 한 가지 더 고려해야할 사항은 지구와 달이 회전하는 역학적인 점입니다. 아래의 선을 보면 지구 중심에서 벗어나있는 점입니다.
투포환하는 것처럼 달과 지구는 Pivoting point를 두고 빙글 빙글 돌고 있는 것이죠. 그래서 바닷물은 달이 놓여있는 부분의 바깥쪽으로 나가려고 하는 원심력이 생깁니다.
그래서 이러한 힘의 합력에 의해 조석이 일어나게 됩니다.
위의 그림에서 4개의 지점을 지정해볼게요.
A : ➡️달과 지구가 제일 가까운 곳(만조)
B : ⬅️달과 지구가 제일 먼 곳(만조)
C : ⬆️달과 지구가 중간인 곳(간조)
D : ⬇️달과 지구가 중간인 곳(간조)
1. A(➡️) 지점은 원심력보다는 달의 인력이 더 세기 때문에 만조가 발생한다.
2. B(⬅️) 지점은 원심력이 달의 인력보다 세기 때문에 만조가 발생한다. 거리가 달로부터 멀기 때문에 상대적으로 더 작은 힘이 작용하여 원심력이 더 세게 작용함.
3. C(⬆️), D(⬇️) 지점은 지구와 달에 의한 원심력, 달의 인력, 지구 자전에 의한 원심력의 합이 약간만 작용하고 힘이 강한 곳으로 물이 몰리면서 간조가 발생.
이런 이유로 하루에 조석이 2번 일어나게 됩니다. 뿐만 아니라, 달의 공전과 지구의 자전으로 50분 정도 더 지나야 달이 원위치로 오기 때문에 조석 주기가 25분씩 늦어지고 하루에 50분 정도 늦어진다.
그래서 조석표를 보면 매일 시간이 바뀌는 이유가 이런 이유때문이다.
결국 조석이 하루에 두번 일어나는 이유는 투포환을 던지는 것처럼 도는 지구와 달에 의한 원심력, 달의 인력, 지구의 자전, 태양의 인력 때문이다.
