조석(tide)에 대하여

조석(tide)이란?

해수면이 주기적으로 낮아졌다가 높아졌다가 하는 현상을 의미합니다. 조석은 바닷가에 사는 사람들의 생활 방식에 영향을 미칩니다. 예를 들어 고기를 잡는 사람들은 물이 들어오고 나가는 것을 보고 시간을 추정하거나 예측할 수 있습니다. 

지구에 있는 모든 물은 크기에 상관없이 태양과 달의 영향을 받아 조석이 일어납니다. 하지만 바다와 육지가 만나고 밀물과 썰물의 차이가 눈에 띌 만큼 큰 곳에서만 일어나는 것처럼 보입니다. 육지에 있는 물이나 규모가 작은 물은 그 표면이 올라가고 내려가는 양이 너무 작아서, 바람과 기상 조건으로 물의 높이가 바뀌는 것에 그 현상이 가려지기 때문입니다. 

예를 들어 미국과 캐나다 사이에 있는 슈피리어호에서는 호수의 표면이 겨우 5cm정도만 위아래로 움직입니다.

큰 항구에서는 여러가지 방법으로 조석을 이용합니다. 연락선이나 화물선이 얕은 항구를 지나갈 때에는 밀물을 이용합니다. 밀물 때는 배가 떠 있을 만큼 물이 깊어지기 때문입니다. 조석은 바닷가의 쓰레기를 쓸어가기 때문에 항구를 깨끗하게 청소해주기도 합니다. 

조석은 땅과 대기에서도 일어납니다. 하지만 땅과 대기의 조석은 바다의 조석보다 관찰하기가 매우 어렵습니다. 이는 아주 세밀하게 측정이 가능한 과학기기로만 탐지가 가능합니다. 

지구의 조석

만조와 간조

바닷물의 표면이 가장 낮을 때부터 약 6시간 13분이 지나게되면 바닷물의 표면이 가장 높은 만조가 됩니다. 다시 약 6시간 13분이 지나면 바닷물의 표면은 계속 내려가 바닷물의 표면이 가장 낮은 간조가 됩니다. 만조와 간조는 계속 되풀이되는데, 만조와 간조 때 생기는 물높이의 차이를 조차라고 부릅니다. 바닷물의 표면이 올라가고 내려갈 때에는 바닷물이 육지쪽으로 밀려왔다가 바다쪽으로 빠져나갑니다. 육지쪽으로 밀려오는 바닷물을 밀물, 바다쪽으로 빠져나가는 바닷물을 썰물이라고 합니다. 밀물과 썰물 때문에 일어나는 바닷물의 흐름을 조류라고 부릅니다. 

조차는 태양과 달의 위치에 따라 날마다 조금씩 바뀐다. 조차는 보름달이나 초승달일 때처럼 달과 태양이 일직선 위에 있을 때 가장 크게 나타나며, 이것을 사리라고 부릅니다. 반면에 조차는 상현달과 하현달일 때처럼 태양과 달이 상현과 하현일 때처럼 직각의 위치에 있을 때 가장 작게 나타나며 이것을 조금이라고 부릅니다. 

반면 지형이 특이하더라도 조차가 크게 나타날 수 있습니다. 삼각형 모양의 하구나 만에서 조차는 매우 큽니다. 예를 들면 캐나다의 펀디만에서는 조차가 때로는 15m를 넘을 때도 있습니다. 

바다의 모양, 크기, 깊이는 조석의 형태와 관련이 있습니다. 대서양은 하루에 밀물과 썰물이 두 번씩 일어납니다. 하지만 알래스카의 세인트 마이클과 멕시코만의 어떤 곳에서는 만조와 간조가 하루에 한 번씩 일어납니다. 반면 지중해에서는 거의 조석이 일어나지 않습니다. 

 

달과 조석

조석은 24시간 50분 동안에 두 번 일어납니다. 이것은 달이 다시 뜰 때까지 걸리는 시간입니다. 다시 달이 뜰 때까지 24시간 50분이 걸리는 이유는 지구가 자전을 하는 동안 달이 지구 주위를 공전하기 때문입니다. 만약 달이 지구 주위를 공전하지 않는다고 가정하면 지구의 자전주기인 24시간이 지난 뒤에 다시 달이 뜰 것입니다. 하지만 달은 약 29.5일에 한 번, 즉 하루에 약 12º씩 지구 둘레를 공전합니다. 지구는 12º만큼 더 자전을 해야 다시 달을 볼 수 있습니다. 지구는 360º를 도는 데 24시간이 걸리기 때문에 12º를 도는 데 50분이 걸립니다. 즉, 지구는 372º를 돌기 때문에 24시간 50분이 걸립니다. 수천 년 전부터 사람들은 달이 조석과 관련이 있음을 인지하고 있었습니다. 

기원전 100년에 로마의 박물학자인 플리니우스는 달이 조석에 미치는 영향을 글로 써서 남겼습니다. 하지만 조석에 대한 물리적인 설명은 17세기에 영국의 과학자인 뉴턴이 만유인력의 법칙을 발견하여 가능하게 되었습니다. 

조석은 달의 중력이 지구에서 달을 향하고 있는 곳의 물을 끌어당기기 때문에 생기게 되는데 이 힘을 기조력이라고 부릅니다. 달을 향한 쪽의 물과 함께 땅도 약간 끌어당겨지므로 달의 반대쪽에 있는 물도 볼록하게 솟아오르게 됩니다. 이 볼록하게 올라온 두 부분이 만조의 위치입니다. 하지만 지구가 자전하기 때문에 만조의 위치는 바뀝니다. 지구의 자전은 하루에 약 두 번씩 대부분의 바다에 만조를 일으킵니다. 

달 뿐만 아니라 태양도 지구의 만유인력을 미치고 있었습니다. 만유인력의 크기는 천체의 질량과 천체까지의 거리에 따라 결정됩니다. 이 힘은 천체의 질량에 비례하므로 천체의 질량이 두 배가 되면 지구에 두 배의 힘을 미칩니다. 또한 이 힘은 천체와 지구 사이의 거리 제곱에 반비례합니다. 만약 지구에서 거리가 두 배가 되면, 그 천체는 지구에 1/4만큼의 힘만 미치게 됩니다. 

태양의 질량은 달의 약 2700만 배 정도입니다. 태양과 달이 지구에서 같은 거리에 있다면 태양은 달의 2700만 배 정도의 영향을 미치게 됩니다. 하지만 태양은 달과 지구사이의 거리의 390배 정도 멀리 떨어져 있으므로 태양의 기조력은 달의 46%정도 입니다. 따라서 태양 때문에 생기는 조석은 달 때문에 생기는 조석의 46%정도 입니다. 바닷가에서 볼 수 있는 조석은 태양 때문에 일어난 조석과 달 때문에 일어난 조석이 합쳐진 것입니다.

 

대기의 조석 

바다의 조석과 비슷한 대기의 조석은 달의 인력 때문에 공기가 움직이기 때문에 바람이 약하게 붑니다. 조석의 속력은 0.08km/h로 사람이 느끼기에는 너무 느리게 느껴집니다. 대기의 조석은 기상 자료를 통계적으로 분석해서 알아냅니다. 대기의 만조와 간조는 하루에 두 번씩 옵니다. 바다의 사리에 해당하는 바람은 아침에는 동쪽으로, 저녁에는 서쪽으로 붑니다.