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사람들은 일 년 중 가장 춥거나 더운 날을 생각할 때 본능적으로 일 년 중 가장 짧고 긴 날인 하지, 동지와 연관시킬 수 있다. 동지는 햇빛이 가장 적은 날을 표시하는 반면 하지는 가장 긴 날을 자랑한다. 하지만 흥미롭게도 겨울의 가장 추운 날은 동지보다 몇 주 후인 경우가 많으며, 여름의 가장 더운 날도 하지와 일치하지 않는다.
이 흥미로운 불일치는 왜 일 년 중 가장 어두운 시기가 가장 춥지 않은지에 대한 의문을 제기한다. 그리고 여름 더위의 절정이 일 년 중 가장 긴 날보다 뒤에 오는 이유는 무엇일까? 그 해답은 행성이 설계된 방식과 태양 주위를 어떻게 움직이는지에 달려 있다. 사진을 통해 과학계의 의견을 정확히 확인해 보도록 하자.
지구는 365일, 6시간, 9분 동안 태양 주위를 돈다. 이 기간 동안 계절이 바뀌고 행성의 방향이 지표면에서 일어나는 기후에 영향을 미친다.
지구의 축은 23.4도 각도로 기울어져 있으며, 이는 계절의 변화 방식에 영향을 미친다. 햇빛은 지구 표면을 가로질러 고르지 않게 비추며, 지구의 일부 지역은 일 년 중 특정 시기에 다른 지역에 비해 더 많은 빛을 받는다.
지구의 기울기는 또한 하나의 반구가 가장 짧은 낮 시간을 경험하고 다른 반구는 가장 긴 낮 시간을 경험하는 하지와 동지를 생성한다. 태양이 매일 같은 시간에 하늘에 있는 위치를 기준으로 일 년 내내 지도에 표시된다면 태양의 경로는 길쭉한 8모양으로 보일 것다. 태양의 가장 높은 곳과 낮은 곳은 각각 하지와 동지가 발생하는 곳이다.
지구가 태양 주위를 도는 궤도는 완벽한 원이 아니라 타원형이다. 즉, 지구는 일 년 중 일부(근일점)에는 태양에 더 가깝고 다른 일부(원일점)에는 더 멀리 떨어져 있어 계절 온도에 영향을 미친다.
북반구 동지는 매년 12월 21일부터 23일 사이에 발생한다. 이 사건은 일 년 중 가장 짧은 날을 의미하지만 일반적으로 몇 주 후에 찾아오는 가장 추운 날과 일치하지 않는다.
남반구에서는 동지가 6월 20일에서 22일 사이이며 비슷한 현상이 발생한다. 낮이 가장 짧음에도 불구하고 가장 추운 기온은 나중에 발생한다. 그렇다면 그 이유는 무엇일까?
지구는 대부분의 따뜻함을 태양빛에서 추출하며, 이는 하지와 동지 동안 최고조에 달한다. 하지만 온도는 이러한 태양 에너지의 변화를 즉시 반영하지 않으며 하지와 동지와 실제 온도 사이에는 시차가 있다. 이를 계절적 지연이라고 하며, 여름 기온은 하지가 지난 후 더 뜨거워지고 겨울은 동지 이후에 더 추워진다.
계절적 지연은 지표면(땅, 물, 대기)이 식거나 따뜻해지는 데 시간이 걸리기 때문에 발생한다.
토양이나 암석과 같은 물리적 물체는 이전 달의 열을 유지한다. 겨울에는 땅이 가을의 따뜻함을 유지하기 때문에 동지 이후 가장 추운 기온이 시작되도록 지연시킨다.
물은 육지에 비해 온도를 변화시키는 데 훨씬 더 많은 에너지가 필요하다. 이 특성은 특히 바다 근처 지역의 온도 변화를 완화하여 계절적 기온의 지연에 기여한다.
북반구에서 가장 추운 날은 일반적으로 동지보다 훨씬 늦은 1월 중순에 발생한다. 이때쯤이면 땅과 물이 단단히 얼어붙어 공기 중으로 열을 방출하지 않게 된다.
마찬가지로 일 년 중 가장 긴 날인 하지는 가장 더운 기온과 일치하지 않는다. 따뜻한 온도는 서서히 올라가며 여름 최고 더위는 몇 주 후에야 찾아온다.
예를 들어 모하비 사막은 하지가 아닌 7월 말에 가장 높은 기온을 기록한다. 마찬가지로 플로리다의 걸프 코스트와 같은 지역은 가장 더운 시기가 8월로 지연될 수 있다.
극지방에 더 가까운 지역은 밤이 길고 열 방출이 느리기 때문에 계절적 지연이 더 두드러진다. 반대로 적도 지역은 일 년 내내 비교적 일관된 햇빛으로 인해 지연이 적다.
지구상에서 가장 큰 태평양도 열 유지에 큰 영향을 미친다. 바다를 따라 있는 해안 지역은 해양의 조절 효과로 인해 내륙 지역보다 훨씬 더 온화한 겨울을 경험한다.
해류도 한 몫을 한다. 해류는 먼 거리에 열을 분산시키고 극한의 온도를 진정시키기 때문이다. 긴 겨울 밤에도 따뜻한 해류는 즉각적인 냉각을 방지할 수 있어 해안 지역에서 가장 추운 날의 도래를 지연시킬 수 있다.
지구의 제트 기류도 이와 같은 온도 차이에 영향을 미친다. 서쪽에서 동쪽으로 흐르는 제트 기류는 남쪽 공기와 북쪽 공기를 구분한다. 북반구의 동지 이후 이 제트 기류는 남쪽으로 더 이동하여 차가운 공기만 남긴다.
흥미롭게도 극지방의 얼음은 양쪽 반구의 계절적 시차에 중요한 요소다. 이는 행성의 특정 지역이 다른 지역보다 태양 에너지를 더 많이 또는 덜 반사하는 알베도 효과 때문이다.
눈과 얼음은 알베도 효과가 높기 때문에 상당한 태양 복사를 반사한다. 동지가 올 때쯤에는 반구에 따라 북극이나 남극의 많은 부분이 얼어붙어 더 이상 열을 유지하지 못한다. 남아 있는 열은 대기 중으로 방출된다.
겨울 동안 낙엽수와 식물(상록수를 유지하지 않는 식물)은 겨울 동안 모든 잎을 잃는다. 잎이 없으면 열을 생성하고 유지할 수 없기 때문에 동지 이후 기온이 급격히 떨어진다.
콘크리트와 아스팔트 표면을 가진 도시는 자연 경관과는 다른 방식으로 열을 흡수하고 유지한다. 도시 지역은 겨울철에는 냉각이 지연되고 여름철에는 열이 길어지는 독특한 계절적 지연 현상을 겪을 수 있다.
도시와 마찬가지로 산악 지역도 고도 상승으로 인해 독특한 계절적 지연을 보인다. 높은 고도는 저지대보다 더 빨리 식고 따뜻해져 계절적 지연이 줄어드는 반면, 계곡은 열을 더 오래 유지하고 계절적 지연을 연장하는 경우가 많다.
지구 대기는 태양 복사열로 인한 열을 가두어 계절적 냉각이나 온난화에 또 다른 지연층을 추가한다. 이러한 온실 효과는 동지와 가장 낮은 온도 사이의 불일치에 더욱 기여한다.
대기 중으로 펌핑되는 탄소의 양이 증가하면 온실 효과가 악화되는 것으로 알려져 있다. 연구에 따르면 열이 지구에 점점 더 갇혀 지구 온난화에 기여하고 기온 상승이 훨씬 더 뚜렷해지고 있다.
과학자들은 지구 온난화로 인해 극지방의 얼음과 눈이 크게 녹을 것이라고 경고했다. 그 결과 일사량이 많이 반사되지 않고 기온이 급격히 상승하며 계절적 지연이 덜 뚜렷해질 것이다.
계절적 지연을 이해하면 지역사회가 극한 날씨에 대비하는 데 도움이 된다. 농부, 도시 계획가, 에너지 부문은 이 지식을 활용하여 추위나 더위가 절정에 이를 때 활동과 자원을 활용하여 효율성과 안전성을 모두 향상시킬 수 있다.
전 세계 생태계는 계절적 지연에 맞춰 조정되며, 동식물은 동지나 하지 날짜가 아닌 온도 변화에 따라 수명 주기를 조정한다. 이것은 다양한 환경에서 생존을 보장한다.
햇빛, 열 보존, 계절적 지연의 상호작용은 지구의 자연 균형 작용에 대한 경이로움을 진정으로 강조한다. 이러한 지연은 지구가 극한의 온도를 관리하는 방법과 미래에 이러한 현상을 예측할 수 있는 방법에 대한 많은 통찰력을 제공한다.
출처: (Live Science) (Britannica) (National Post)
동지가 일 년 중 가장 춥지 않은 날인 이유는 무엇일까?
하지와 동지는 일 년 중 가장 덥거나 추운 날이 아니다
라이프 스타일 겨울
사람들은 일 년 중 가장 춥거나 더운 날을 생각할 때 본능적으로 일 년 중 낮이 가장 짧고 긴 날인 동지, 하지와 연관시킬 수 있다. 동지는 햇빛이 가장 적은 날을 표시하는 반면 하지는 가장 긴 날을 자랑한다. 하지만 흥미롭게도 겨울의 가장 추운 날은 동지보다 몇 주 후인 경우가 많으며, 여름의 가장 더운 날도 하지와 일치하지 않는다.
이 흥미로운 불일치는 왜 일 년 중 가장 어두운 시기가 가장 춥지 않은지에 대한 의문을 제기한다. 그리고 여름 더위의 절정이 일 년 중 가장 긴 날보다 뒤에 오는 이유는 무엇일까? 그 해답은 행성이 설계된 방식과 태양 주위를 어떻게 움직이는지에 달려 있다. 사진을 통해 과학계의 의견을 정확히 확인해 보도록 하자.