조석 — 밀물과 썰물은 왜 하루 두 번일까
달이 바닷물을 끌어당겨 밀물이 생긴다면 달 반대쪽은 왜 함께 부풀까요. 달에 가까운 쪽과 먼 쪽이 받는 인력의 차이인 기조력이 바다를 양쪽으로 늘이고, 지구가 그 속에서 자전해 한 곳이 하루에 두 번 만조를 맞습니다. 사리와 조금, 만조가 날마다 50분씩 늦어지는 까닭까지 정리했습니다.
갯벌에 가면 아침에 바다였던 곳이 낮에는 뻘밭이 되고, 저녁이면 다시 물에 잠깁니다. 바닷물이 들어오는 밀물과 빠지는 썰물이 하루에 두 번씩 되풀이되는 것이 조석입니다. 달이 바닷물을 끌어당겨서라는 말은 들어 봤을 것입니다. 그런데 달이 한쪽에서 당긴다면 바다는 달 쪽으로만 부풀어야 하고, 지구가 한 바퀴 도는 하루에 밀물은 한 번이어야 합니다. 왜 두 번일까요.
달은 바다를 양쪽으로 늘입니다
달의 인력은 거리가 멀수록 약합니다. 지구에서 달에 가까운 쪽 바다는 지구 중심보다 세게 당겨지고, 먼 쪽 바다는 지구 중심보다 약하게 당겨집니다. 지구 전체가 달 쪽으로 끌려가는 가운데, 가까운 쪽 바다는 그보다 앞서 달 쪽으로 쏠리고, 먼 쪽 바다는 뒤처져 반대쪽으로 남습니다. 이 인력의 차이가 기조력입니다. 기조력은 지구를 달 방향으로 잡아 늘이고, 그래서 바다는 달을 향한 쪽과 그 반대쪽, 두 군데가 부풉니다.
지구는 이 두 부푼 자리 속에서 하루에 한 바퀴 자전합니다. 바닷가의 한 지점은 달을 향한 부푼 자리를 지날 때 물이 가장 높은 만조를 맞고, 반 바퀴 돌아 반대쪽 부푼 자리를 지날 때 또 만조를 맞습니다. 그 사이 두 번은 물이 가장 낮은 간조입니다. 그래서 밀물과 썰물이 하루에 두 번씩입니다. 만조와 간조의 높이 차이를 조차라고 합니다. 조차는 바다의 모양에 따라 곳마다 다른데, 우리나라는 서해안이 크고 동해안이 작습니다. 넓은 갯벌이 서해안에 있는 까닭입니다.
태양도 끌어당깁니다
태양은 달보다 훨씬 무겁지만 훨씬 멀리 있습니다. 기조력은 인력의 차이라서 거리의 영향을 인력보다 더 크게 받습니다. 그래서 태양의 기조력은 달의 절반이 안 됩니다. 조석의 주인은 달이고, 태양은 거들 뿐입니다.
그 거듦이 달의 위상에 따라 달라집니다. 삭과 망에는 태양·지구·달이 한 줄에 놓여 달이 늘이는 방향과 태양이 늘이는 방향이 같습니다. 두 효과가 겹쳐 조차가 가장 큰 사리가 됩니다. 상현과 하현에는 태양과 달이 지구에서 보아 직각 방향에 있어 서로의 부풀기를 깎습니다. 조차가 가장 작은 조금입니다. 보름에 한 번 사리, 그 사이에 조금이 오니 사리에서 다음 사리까지는 보름쯤입니다. 달의 위상이 어떻게 바뀌는지는 달의 위상에 있습니다.
만조는 날마다 50분씩 늦어집니다
지구가 한 바퀴 도는 동안 달도 제 궤도를 따라 같은 방향으로 조금 나아갑니다. 지구의 한 지점이 다시 달 아래로 오려면 한 바퀴보다 조금 더 돌아야 합니다. 그 시간이 24시간 50분이고, 두 번의 만조가 그 안에 들어 있으니 만조에서 다음 만조까지는 12시간 25분입니다. 오늘 오전 9시에 만조였다면 내일은 9시 50분쯤입니다. 물때표가 날마다 밀리는 까닭이 이것입니다.
시험에서는 이렇게 나옵니다
- 조석의 원인은 기조력, 곧 달과 태양이 지구의 여러 곳에 미치는 인력의 차이입니다. 인력 자체가 아닙니다.
- 기조력은 달이 태양보다 큽니다. 태양이 더 무겁지만 거리가 훨씬 멀기 때문입니다.
- 사리와 조금을 달의 위상과 묶습니다. 삭·망은 사리(조차 최대), 상현·하현은 조금(조차 최소).
- 만조 간격은 12시간 25분, 같은 만조가 돌아오는 간격은 24시간 50분. 만조 시각은 날마다 약 50분씩 늦어집니다.
- 한 지점의 하루 밀물·썰물 횟수는 각각 두 번입니다.
자주 헷갈리는 것
- "달이 당기니까 달 쪽만 부푼다" — 반대쪽도 부풉니다. 먼 쪽 바다는 지구 중심보다 약하게 당겨져 뒤처지기 때문입니다. 그래서 하루에 만조가 두 번입니다.
- "태양이 더 무거우니 조석도 태양이 주인이다" — 기조력은 거리에 훨씬 민감해 가까운 달이 주인입니다. 태양은 달의 절반 아래입니다.
- "보름달이 뜨면 조금이다" — 망은 사리입니다. 삭도 사리입니다. 반달일 때가 조금입니다.
- "만조는 매일 같은 시각이다" — 달이 궤도를 따라 움직여 날마다 50분쯤 늦어집니다.
정리합니다. 달의 인력이 지구의 가까운 쪽과 먼 쪽에 다르게 미치는 기조력이 바다를 양쪽으로 늘이고, 지구가 그 속에서 자전해 한 곳이 하루에 두 번 만조와 간조를 맞습니다. 태양의 기조력은 달의 절반이 안 되어 삭·망에 겹치면 사리, 상현·하현에 엇갈리면 조금이 됩니다. 달이 궤도를 따라 나아가므로 만조는 날마다 50분쯤 늦어집니다.
그림 참고: [NOAA National Ocean Service, Tides and Water Levels](https://oceanservice.noaa.gov/education/tutorial_tides/tides02_cause.html) 의 도해 구도를 따라 다시 그렸습니다.