달의 인력이 바다 조석만 움직이는 게 아니다 — 지각과 대기까지
달이 바다를 끌어당겨 밀물과 썰물을 만든다는 사실은 많이들 알고 있습니다. 그런데 달의 인력이 바다에서만 멈춘다면 조금 이상하지 않을까요? 중력은 물만 골라 당기지 않습니다. 딱딱한 지각도, 눈에 보이지 않는 대기도 달의 인력 앞에서 예외가 아닙니다. 오늘은 달이 지구 전체를 어떻게 조금씩 움직이고 있는지, 생각보다 훨씬 넓은 범위의 이야기를 풀어보겠습니다.
조석력이란 무엇인가
달의 중력이 지구 전체에 균일하게 작용한다면 아무 문제가 없습니다. 그런데 실제로는 달과 가까운 쪽과 먼 쪽이 받는 중력의 세기가 미세하게 다릅니다. 이 중력 차이(기울기)가 바로 조석력(Tidal Force)의 본질입니다.
달과 가까운 쪽은 평균보다 강하게 당겨지고, 먼 쪽은 상대적으로 덜 당겨집니다. 그 결과 지구는 달 방향과 그 반대 방향 양쪽으로 약간씩 늘어나는 형태가 됩니다. 바다처럼 유동성이 큰 물질은 이 변형이 눈에 띄게 나타나지만, 단단해 보이는 지각이나 희박한 대기도 같은 힘을 받습니다.
지각도 밀물과 썰물처럼 움직인다
놀랍게도 지구의 딱딱한 땅도 달의 인력에 의해 주기적으로 변형됩니다. 이를 고체 조석(Solid Earth Tide)이라고 합니다. 변형 폭은 지역에 따라 다르지만, 달이 머리 위에 있을 때와 지평선 근처에 있을 때를 비교하면 지표면이 최대 약 30~40cm가량 오르내리는 것으로 측정됩니다.
30cm라고 하면 꽤 크게 느껴지지만, 수천 킬로미터에 달하는 지각 전체가 아주 완만하게 변형되는 것이라 실제로는 전혀 느낄 수 없습니다. 그러나 정밀 과학 장비 앞에서는 이 변화가 명확하게 관측됩니다.
대기도 달의 인력을 받는다
대기는 기체라서 중력의 영향을 더 자유롭게 받습니다. 실제로 달의 조석력은 대기에도 주기적인 압력 변화를 만들어내는데, 이를 대기 조석(Atmospheric Tide)이라고 합니다. 기압계로 정밀하게 측정하면 달의 공전 주기에 맞춰 기압이 아주 미세하게 오르내리는 패턴이 관측됩니다.
다만 대기 조석의 주된 원인은 달보다 태양이 더 큰 역할을 합니다. 태양이 대기를 직접 가열해 발생시키는 열적 대기 조석이 달의 중력으로 인한 조석보다 진폭이 훨씬 크기 때문입니다. 달의 대기 조석 효과는 미세하지만, 장기 기상 패턴 연구에서 보정 변수로 다뤄질 만큼 무시할 수 없는 수준입니다.
달이 지구 자전 속도를 늦추고 있다
조석력의 또 다른 장기적 효과가 있습니다. 바로 지구 자전 속도를 조금씩 늦추는 것입니다. 바닷물이 달의 인력에 끌려 이동하는 과정에서 해저 지형과 마찰이 발생하고, 이 마찰이 지구의 자전 에너지를 서서히 소모시킵니다.
그 결과 지구의 하루는 매년 약 0.0000015초씩 길어지고 있습니다. 아주 미미한 숫자지만, 수억 년을 쌓으면 이야기가 달라집니다. 고생대 산호 화석 연구에 따르면, 약 4억 년 전 지구의 하루는 지금보다 훨씬 짧은 약 22시간이었던 것으로 추정됩니다.
그렇다면 지진과 달의 관계는
달의 조석력이 지각을 변형시킨다면, 지진과도 관련이 있을까요? 이 질문은 과학계에서 꾸준히 연구되고 있습니다. 일부 연구에서는 보름달이나 새달 무렵, 즉 조석력이 강해지는 시기에 규모가 작은 지진이 약간 더 자주 발생한다는 통계적 경향을 보고한 바 있습니다. 그러나 대규모 지진의 발생 시기를 달의 주기로 예측하는 것은 현재 기술로는 불가능하며, 달이 지진의 주요 원인이라는 근거는 없습니다. 지각 내부의 응력 축적이 지진의 근본 원인이고, 달의 조석력은 기껏해야 방아쇠 역할을 아주 미미하게 할 수 있다는 정도로 이해하는 게 적절합니다.
- 달의 조석력은 바다뿐 아니라 지각과 대기에도 작용합니다.
- 고체 조석으로 인해 지표면은 달의 위치에 따라 최대 30~40cm가량 오르내립니다.
- 이 변형은 CERN 같은 정밀 시설에서 실제 보정 변수로 반영될 만큼 측정 가능한 수준입니다.
- 달의 조석력은 지구 자전을 서서히 늦추고, 그만큼 달은 매년 3.8cm씩 멀어지고 있습니다.
달이 지구에 미치는 영향은 바다 위 밀물과 썰물에서 끝나지 않습니다. 발 아래 땅이, 머리 위 하늘이, 심지어 하루의 길이까지 달과 연결되어 있습니다. 다음 편에서는 우리가 비행기를 탈 때마다 노출되는 우주 방사선 이야기로 넘어가겠습니다. 승무원과 탑승객이 받는 방사선량이 생각보다 많다는 사실, 알고 계셨나요?
댓글
댓글 쓰기