조석 현상과 발생 원리

핵심 정리

조석은 달과 태양의 천체 인력에 의해 해수면이 주기적으로 오르내리는 현상이다. 이 현상을 일으키는 힘을 기조력이라 한다. 지구의 각 지점은 달과 태양으로부터 거리가 달라 인력이 서로 다르게 작용한다. 지구와 달이 공통 질량 중심을 중심으로 공전하면서 생기는 원심력도 함께 작용한다. 따라서 조석은 천체 인력과 공전에 따른 원심력의 합으로 설명한다.

해수면이 가장 높을 때를 고조, 가장 낮을 때를 저조라 한다. 조위가 높아지는 동안은 밀물, 낮아지는 동안은 썰물이다. 고조와 저조 사이의 조위 차이가 조차이며, 조차가 클수록 조석에 따른 해수면 변화가 크다.조차는 고조와 저조의 높이 차이이며 조차가 클수록 조석 변화가 크다. 하루 동안 만조와 간조가 각각 한 번 나타나는 조석은 일주조라 한다. 반일주조 지역에서는 하루에 고조와 저조가 각각 두 번씩 나타난다.

달과 태양의 상대적 위치는 조차의 크기를 바꾼다. 두 천체가 지구에서 보아 일직선 방향에 놓이는 삭·망 무렵에는 기조력이 합쳐져 조차가 큰 대조가 나타난다.삭·망 무렵에는 달과 태양의 기조력이 합쳐져 조차가 큰 대조가 나타난다. 두 천체가 지구에서 보아 직각 방향에 놓이는 상현·하현 무렵에는 기조력이 서로 일부 상쇄되어 조차가 작은 소조가 나타난다. 달이 지구와 태양을 잇는 선과 직각을 이루면 반달이 보인다. 달이 지구와 태양 사이에 있으면 삭, 지구 반대쪽에 있으면 망이다.

자세히

조석을 이해할 때는 바닷물이 달 쪽으로만 끌려간다고 생각하지 않아야 한다. 달은 지구의 모든 곳에 중력을 작용시키지만, 달에 가까운 곳과 지구 중심, 달에서 먼 곳에 작용하는 중력의 크기와 방향은 서로 다르다. 지구 전체가 달의 중력을 똑같이 받는다면 지구와 바다 전체가 함께 움직일 뿐, 지구 안에서 해수면이 상대적으로 부풀어 오르는 차이는 설명되지 않는다. 실제 조석을 일으키는 핵심은 지구 각 지점에 작용하는 중력의 차이, 즉 기조력이다. 달에 가까운 쪽은 지구 중심보다 달의 인력이 더 크게 작용해 바닷물이 달 쪽으로 당겨지는 효과를 받는다. 반대쪽은 달의 인력이 지구 중심에 작용하는 것보다 약하다. 이쪽에서는 지구와 달이 공통 질량 중심을 중심으로 도는 데서 비롯한 원심력의 효과가 상대적으로 크게 작용한다. 그 결과 지구에서 달을 향한 쪽과 그 반대쪽에 해수면이 높아지는 영역이 만들어진다. 따라서 조석은 달 쪽 한 곳에서만 생기는 현상이 아니다.

달의 인력만으로는 조석 발생 원리를 충분히 설명할 수 없다. 지구와 달은 공통 질량 중심을 중심으로 공전한다. 이 운동과 관련한 원심력은 지구 각 지점에서 달의 인력과 함께 작용한다. 지구 중심에서 달까지의 거리와 지구 표면 각 지점에서 달까지의 거리가 다르므로, 인력과 원심력이 합쳐진 결과도 위치에 따라 다르다. 그 차이가 해수면을 주기적으로 변화시키는 기조력으로 나타난다. 따라서 “달의 인력 때문에 달 쪽 바닷물만 높아진다”거나 “원심력이 조석의 주된 원인이다”라고만 설명하면 원리의 일부만 짚은 것이다. 조석은 천체 인력과 공전에 따른 원심력을 함께 고려해 이해해야 한다.

태양도 지구의 바닷물에 인력을 작용시키므로 조석에 관여한다. 조석의 원인을 달 하나로 한정하거나 태양이 영향을 주지 않는다고 보면 안 된다. 조차가 달과 태양의 상대적 위치에 따라 달라지는 과정을 살필 때는 두 천체의 기조력이 같은 방향으로 작용하는지, 서로 다른 방향으로 작용하는지를 판단해야 한다. 삭과 망 무렵에는 지구에서 보아 달과 태양이 대체로 같은 방향 또는 반대 방향에 놓인다. 두 천체의 기조력이 서로 보태져 조차가 커지고, 이를 대조라 한다. 상현과 하현 무렵에는 달과 태양이 지구에서 보아 직각 방향에 놓인다. 이때 두 기조력의 효과가 일부 상쇄되어 조차가 작아지며, 이를 소조라 한다. 달의 위상과 천체 배열을 연결하고, 배열이 기조력의 합성에 어떤 영향을 주는지 살피면 대조와 소조를 판단할 수 있다.