'지구는 자전한다'
지구 자전을 주제로 한 영화들은 참 흥미롭다. 영화 '인터스텔라'는 지구가 자전속도가 느려지면서 지구에서의 작물 생산 활동이 불가능해지므로 인류는 새로운 행성을 찾아 우주를 탐사하는 내용이였다. 영화 '인셉션'은 지구 자전이 시간 변화와 연관된다는 소재로 꿈 속에서 시간의 흐름이 느려지기도 하고 빨라지기도 하는 상황을 표현했다.
개인적으로 이러한 영화를 보면서 '지구는 자전한다'는 당연한 사실이 우리에게 미치는 영향력은 엄청남을 느낀다. 지구의 자전에 대해 좀 더 알아보고자 한다.
1. 지구의 자전
지구는 극지방과 지구의 중심을 잇는 자전축을 중심으로 한 쪽 방향으로 계속 도는 것을 '지구의 자전'이라 하며 지구가 한 바퀴를 자전하는데 약 24시간 걸린다. 우리의 하루는 지구가 자전하여 한 바퀴를 도는 시간인 셈이다.
지구의 자전 속도는 극 지방에서는 0km이지만 적도 부근에서는 초속 1670km로 아주 빠르게 움직이고 있다. 그런데 우리는 빠르게 달리는 지구의 속도를 느끼지 못한다. 인간의 능력으로는 이 속도를 직접 느끼지 못할 뿐더러 지구의 대기권도 지구와 함께 회전하기에 자전 속도를 느끼지 못한다.
지구의 자전축은 근일점(태양과 가장 가까운 지구상의 지점)이 위치한 방향을 기준으로 자전한다. 지구의 자전축은 기울어져 있어 태양에서 오는 열에너지가 표면에 도달하는 각도에 따라 다르다. 이로 인해 계절의 변화가 있다.
지구의 자전축 기울어져 있고, 지구가 공전하는 동안 항상 일정한 방향을 유지한다. 이 때문에 태양에서 오는 햇빛이 지구의 서쪽과 동쪽 반구에 각기 다른 각도로 도달하게 된다. 예를 들어 지구의 북반구가 태양에서 더 멀리 떨어져 있을 때는 북반구는 더 차갑고 겨울이다. 이는 태양에서 오는 햇빛이 지구의 북반구에 낮은 각도로 도달하기 때문이다. 반대로 북반구가 태양에서 더 가까울 때는 북반구는 덥고 여름이다. 이는 태양에서 오는 햇빛이 지구의 북반구에 높은 각도로 도달하기 때문이다.
2. 지구 자전에 의한 현상
1) 천체의 일주 운동
'동에서 뜨고 서로 진다'는 표현은 실제로 이들이 동에서 서로 움직이는 것이 아니라 지구가 서쪽에서 동쪽으로 자전하기 때문이다.
지구에서는 북두칠성이 북극성을 중심으로 원을 그리며 시계 반대 방향으로 운동하는 것을 볼 수 있다. 이와 같은 태양, 달, 별과 같은 천체가 하루에 한 바퀴씩 원을 그리면서 도는 운동을 천체의 일주 운동이라고 하는데 이 역시 지구가 하루에 한 바퀴씩 자전하기 때문에 나타나는 겉보기 운동이다.
2) 코리올리 효과
코리올리효과(Coriolis effect)는 지구의 자전으로 인해 발생하는 효과로서 관성 좌표계에서 회전하는 물체를 관찰자가 물체와 동일한 회전 좌표계에서 관찰했을 때, 관찰자가 느끼는 물체에 가해지는 힘에 의해 나타나는 효과를 코리올리효과라 한다.
지구 상의 북쪽에서 남쪽으로 흐르는 공기나 물은 지구가 자전하므로 회전축을 따라 회전한다. 이 때 공기나 물은 지구 회전축에서는 살짝 벗어나는 방향으로 편향되는데 북반구에서는 오른쪽으로, 남반구에서는 왼쪽으로 기울게 된다.
코리올리 효과는 대기 현상에 많은 영향을 미친다. 태풍의 경로는 지구 회전에 따라 태풍 발생지에서 동쪽으로 이동하게 되는데, 이 때 태풍의 경로가 북반구, 남반구에서 반대 방향으로 각각 기울어져 태풍은 이동하며 회전하는 현상을 보인다. 해류나 바람, 항공기의 비행 경로에서도 코리올리 효과로 인한 현상을 알 수 있다.
3) 지구의 자기장
지구의 자전으로 인해 지구의 내핵과 외핵은 자전하며 전류를 발생한다. 이 전류가 지구 자기장을 생성한다. 이러한 자기장은 지구 전체에 형성되어 지구를 둘러싸게 된다. 그로인해 태양 풍이나 소행성과 같은 외부의 위협으로 부터 지구를 보호하는 역할을 한다.
