안녕하십니까? 철심장입니다, 오늘은 두번째로 우리가 잘알고있지않은 지구의 비밀스런 운동을 소개해볼까합니다,
구 유고슬라비아 세르비아의 수학자이자 천문학자인 밀루틴 밀란코비치 (1879년 5월 28일 - 1958년 12월 12일)는 지구의 기후를 변화시키는 지구운동의 총체적 효과를 분석했는데 이를 밀란코비치 이론이라고 하죠.
밀란코비치는 제1차 세계대전 때 억류되어 있는 동안 이를 연구했는데 지구 공전궤도 이심률과 자전축 경사의 변화, 자전축의 세차운동이 지구의 기후 변화 패턴을 결정한다는 가설을 세웠죠.
지구는 우리가 잘 알고있지 않은 매우 특이한 운동을 하는데요, 그 중 세차운동은 학교에서도 배우지만 그 밖의 지구 공전궤도의 이심률 변화나 자전축 경사의 변화는 잘모르죠.. 하지만 우리가 모르는 가운데도 지구는 이런 비밀스런 운동을 하고 있었답니다..^^
우선 지구의 자전축은 도는 팽이처럼 요동을 하면서 약 26,000년마다 한 바퀴 세차운동을 해요
또 지구의 타원궤도의 축도 반대 방향으로 매우 느리게 회전하는데 이러한 운동들은 춘분점과 추분점을 23,000년 주기로 서서히 이동시키죠. 춘분과 추분이 이동한다는 사실을 아셨나요? ^^
또한 황도면에 대한 지구자전축의 경사도 41,000년을 주기로 21.5º에서 24.5º 사이를 오르내리는데 현재의 각도는 23.44º이며 서서히 줄어들고 있어요. 놀랍죠?
우리가 절대 진리인줄 알았던 지구자전축 경사 23.5도가 사실은 점점 변하고 있었다는 사실~!
그러면 이 세가지 지구의 특이한 운동을 자세히 소개할께요
1.공전궤도 이심률 변화
지구의 공전 궤도는 타원형이죠. 어떠한 항성이나 행성도 정확히 원궤도를 도는 것은 없어요. 모두가 다 타원궤도를 돌죠. 이심률은 타원이 원에서 얼마나 찌그러져있는지를 나타내는 척도로 타원궤도인 지구 공전 궤도는 시간에 따라 거의 원형(이심률 0.005)에서 완만한 타원까지(이심률 0.058) 변화하며 평균 이심률은 0.028예요.
이런 변화에 가장 주요한 요인이 410,000년의 주기로 이심률을 ±0.012만큼 변화시키며 또 다른 요인들은 95,000년에서 125,000년 주기를 가지고 (공명 주기 400,000년), 대략적으로 100,000년 주기와 맞죠. 현재의 공전 궤도 이심률은 0.017이예요
이런 이심률의 변화는 .지구만 태양주위를 도는게 아니라 태양주위를 도는 다른 행성들의 중력과의 상호작용에서부터 비롯되요.
목성과 토성과의 중력의 상호작용이 지구의 공전 궤도 이심률 변화의 주된 요인이죠. 그러나 공전 궤도의 이심률이 변화해도 타원 궤도의 장반경의 길이는 달라지지 않아요.
천체역학에서 궤도 계산을 위해 사용되는 섭동 이론에 따르면, 장반경의 길이는 변하지 않는 값이죠. 케플러 제3법칙에 따르면 공전 주기는 궤도의 장반경에 의해 결정되는데 그래서 지구의 공전 주기, 즉 항성년의 길이도 궤도가 변하더라도 달라지지 않아요.
그래서 궤도 이심률이 증가함에 따라 단반경의 길이가 짧아지면, 계절의 변화가 커지죠. 하지만 케플러 제2법칙에 따르면 공전 궤도의 이심률이 작을 때 지구에 도달하는 평균태양 복사량의 변화는 아주 작은데
지구가 태양에서 가장 멀리 떨어져 있을 원일점때 받는 태양 복사 에너지의 양과 근일점때 받는 태양복사에너지의 차이는 이심률차이의 약 4배보다 조금 더 커요. 현재의 궤도이심률에서는 근일점과 원일점에서의 태양복사에너지의 차이는 약 6.8%이고, 거리 차는 3.4%(510만 km) 현재 근일점은 1월 3일 근처에, 원일점은 7월 4일 근처에 위치하죠. 이심률이 가장 클 때 근일점과 원일점에서의 태양복사에너지의 양의차이는 약 23%나 되요.
2. 자전축 경사의 변화
지구 자전축의 경사도 지구 공전 궤도면에 대해 변화해요. 이 변화는 22.1°에서 24.5°까지 2.4°의 폭으로 약 41,000년 주기예요. 자전축가 증가하면, 여름에는 더 많은 태양 복사 플럭스를 받고 겨울에는 더 적게 받아서 계절에 따른 태양 복사 에너지의 진폭이 증가하죠
현재 지구 자전축은 궤도면에서 23.44°기울어져 있고,(우리가 알고 있는 23.5도보다 약간 적죠) 이 경사는 줄어드는 추세여서 서기 약 10,000년 경에 최솟값에 도달하게 되는데 이 결과는 겨울을 더 따뜻하게, 여름을 더 춥게 만들게 되죠.
3.세차운동
세차운동은 지구 자전축의 방향이 멀리 떨어진 별에 대해 원형으로 회전하는 현상으로 팽이에서 자주 볼 수 있는 회전축 자체가 깔대기모양으로 돌아가는 현상이죠.
약 26,000년의 주기를 가지고 있다. 이러한 회전 운동은 회전하는 지구에 작용하는 태양과 달의 조력 때문에 일어나며, 이러한 현상은 지구가 완벽한 구가 아닌 살짝 찌그러진 모양이기 때문이기도 해요. 태양과 달이 세차운동에 끼치는 영향은 거의 비슷하죠.
자전축이 근일점에서 태양을 가리키는 방향으로 되면, 지구의 한 쪽 반구는 더 큰 계절 차이를 가지게 되고 반대편 반구는 더 작은 계절 변화가 일어나게 된다. 근일점에서 여름이 되는 반구에서는 더 많은 태양복사를 받게 되지만, 같은 반구에서 겨울에는 더 적은 태양복사를 받게 되어 더 추운 겨울이 와요. 반대편 반구에서는 비교적 따뜻한 겨울과 시원한 여름이 오게되겠죠.
현재 근일점은 남반구의 여름에, 원일점은 남반구의 겨울에 위치하죠. 그래서 다른 요인들이 동일하다면 남반구의 계절은 북반구의 계절보다 연교차가 더 크게 되요.
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