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2014.12.10 12:15

한담객설-기억의 저편: 황도12궁 이름의 시작(9)

유태엽

(*.106.46.230) 조회 수 31482 추천 수 0 댓글 5

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한담객설 2014년 12월 10일

  <목   차>

                                    I. 완해삼 (玩蟹衫)

                                     (1) 초월시인의 완화삼 (玩花衫)
                                     (2) 세속필부의 완해삼 (玩蟹衫)
                                     (3) Cancer 및 Tropic of Cancer 의 사전적 의미

                                        1. 라틴어 Cancer

                                        2. 영어 Tropic of Cancer
                                           a) 게 = 남쪽지방인 이유

                                           b) 게 = 질병인 이유

                                   II. 게길 산책에 필요한 것들

                                     (1) 2분 2지와 태양의 적경 적위
                                     (2) 황도경사각
(3) 태양의 남중고도
                                     (4) 서울의 하지 때 태양의 남중고도

                                      1. 상식으로 계산한 수치

                                      2. 한국천문연구원 자료
3. Stellarium 자료
4. PHP Science 연구소 자료로 계산한 수치
(5) 세월이 흐르면 하지 날짜도 바뀔까 ?
                                     (6) 자오선이 子午線 인 이유

                                   III. 구름 흘러가는 게길은 구만삼천리

                                     (1) 우리말 북회귀선 의미

                                     (2) 북회귀선 둘레길 거리

                                     (3) 최근 북회귀선 이동추이

                                   IV. 북회귀선 이동원인

                                     (1) 장기변동 추이와 원인
                                       1. 과연 자오정립 (子午正立) 은 일어날까 ?
                                       2. AD 8225 년경부터 다시 눕기 시작할 자전축
                                     3. 세차 양과 섭동 군의 합작품
                                     (2) 단기변동 추이와 원인
                                       1. 2018 년과 2025 년에 꼭 해야 할 일
                                       2. 장동 및 그 원인 달의 교점운동
                                       3. 장동이 章動 인 이유
                                       4. 태양계삼형제 행운의 숫자 18 또는 19

                                   V. 세월 따라 길 따라

                                     (1) 2015 년 – Egypt 둘레길
                                     (2) 다른 시대엔 다른 길로
(3) BC 240 년 - Syene 우물 가는 길
(4) BC 2279년 – 해를 품은 해 (蟹)

                                   VI. 참고문헌

I. 완해삼 (玩蟹衫)

(1) 초월시인의 완화삼 (玩花衫)

                       차운 산 바위 우에 하늘은 멀어

                       산새가 구슬피 울음운다.

                       구름 흘러가는 물길은 칠백리

                       나그네 긴 소매 꽃잎에 젖어

                       술 익는 강 마을의 저녁노을이여

                       이 밤 자면 저 마을에 꽃은 지리라

                       다정도 한 많음도 병인 양하여

                       달빛아래 고요히 흔들리며 가노니

지난 봄부터 연말이 되도록 무미건조한 황도12궁 운운하고 있으니 마음까지 메말라 갑니다. 지구가 태양을 한 바퀴 거의 다 돌았고 겨울이 깊어가니 이제 다시 봄도 멀지 않을 것입니다. 분위기도 바꿀 겸, 다가올 봄을 생각하며 시 한 수 먼저 올려 드렸습니다.

위 시 제목은 너무도 잘 아시는 조지훈 시인의 완화삼 (玩花衫) 입니다. 원문 그대로 적었으므로 지금 문법에 맞지 않는 부분도 있습니다. 제목 완화삼에서 완 (玩) 은 장난감인 완구 (玩具) 등에 쓰이는 글자이며, “희롱하다, 같이 놀다, 감상하다” 라는 뜻입니다. 삼 (衫) 은 한복 윗도리 적삼을 말합니다. 완화삼을 완 – 화삼으로 해석하면 “꽃 무늬 적삼과 같이 놀다” 라는 의미가 되지만, 완화 – 삼으로 풀이하면 “꽃과 같이 노는 적삼” 이 될 겁니다. 여기서 적삼은 적삼 입은 사람을 의미하므로 시인 당사자를 말하겠지요. 이 두 가지 해석 중에서 어떤 것이 맞는지는 시인만 아실 겁니다.

개인의견을 말씀 드리면, “나그네 긴 소매 꽃잎에 젖어” 란 구절로 보아서 “화삼 (花衫)” 이란 단어는 강가에 피어있는 꽃으로 인해 꽃무늬가 생긴 적삼소매를 말하는 것 같습니다. 이렇게 해석하면 완 – 화삼이 되어 “꽃무늬 적삼 (花衫)” 과 “같이 논다 (玩)” 는 의미가 될 겁니다. 풀어 쓰면 “강가에 핀 꽃으로 인해 꽃무늬가 생긴 적삼을 입고, 술 익는 강 마을 뱃길을 조각배 타고 흘러간다” 라는 뜻이라고 생각합니다.

(2) 세속필부의 완해삼 (玩蟹衫)

이번 첫 번째 단락 소제목을 완화삼에 빗대어 완해삼 (玩蟹衫) 으로 지었습니다. 세속을 초월한 듯 보이는 시인의 작품을 감히 속세의 일개필부 (一介匹夫) 가 모방하고 있습니다. 한자 “해 (蟹)” 는 “게” 를 말합니다. 억지로 꿰어 맞춘 말이지만, “완해삼” 을 “게 무늬 옷을 입고 강 마을 길을 따라 이런저런 생각하며 걷는다” 는 의미로 써 보았습니다.

이번호는 요즘 잘 보이는 게자리가 만들어진 과정을 알아보려 합니다. 고리타분한 옛날 별자리 말씀 드리기에 앞서, 준비운동 삼아 북회귀선 둘레길 좀 걸어 보겠습니다. 그 길을 따라가면 반드시 게를 만나게 됩니다. 북회귀선에 대해선 지난 칼럼에서도 간단히 언급 드린 적 있지만, 여기서는 게 흔적을 좀 더 자세히 찾아보겠습니다.

게를 뜻하는 한자 “해 (蟹)” 가 생소하실 것 같아 천상열차분야지도의 게자리 부분을 보여 드립니다. 그림 보시면 게자리가 거해궁 (巨蟹宮) 으로 표기되어 있습니다.



<그림 1 천상열차분야지도의 거해궁.

출처 : 천문노트 오길순 제작판본 일부 (asrtonote.org)>

(3) Cancer 및 Tropic of Cancer 의 사전적 의미



    1. 라틴어 Cancer

우선 라틴어 Cancer 와 영어의 북회귀선 표기 Tropic of Cancer 의 뜻을 알아보겠습니다. 잘 알고 계신 사항이지만 일견해 보시기 바랍니다. 우리말 용어에 대해선 아래 단락에서 말씀드릴 예정입니다.

IAU 가 정한 게자리 공식표기인 라틴어 Cancer 는 현대영어에서 암 (癌) 의 뜻으로 사용됩니다. 다만 이 뜻일 때는 소문자 cancer 로 쓰고 게자리를 표현할 때는 Cancer 로 표기합니다. 일반영어 게자리는 Crab 입니다. 라틴어 Cancer 는 게자리인데, 현대영어 Cancer 는 왜 질병이름 일까요 ? 이유가 궁금해서 라틴어 사전 두 가지를 찾아 보았습니다.

<그림 2 Oxford 사전의 라틴어 Cancer.

출처 : A Latin Dictionary / Oxford University at the Clarendon Press / UK / 1980>

<그림 3 인터넷 사전의 라틴어 Cancer. 출처 : Latin-English Dictionary. babylon.com>

Babylon 인터넷 사전이 Oxford 사전에 비해 간단명료하게 정리되어 보기 좋습니다. 두 사전 내용을 아래에 정리했습니다. Oxford 사전설명 중 “게자리 – 하지 때 태양이 머무는 별자리” 부분은 아래 단락에서 다시 살펴볼 예정입니다.

       a) Oxford 사전의 cancer :

         • 게 집게발처럼 단단히 붙어있는 손.

         • the Crab – 하지 때 태양이 머무는 별자리.

         • 그리이스 신화에서 Hercules 가 Hydra 와 싸울 때 Hercules 를 공격하던 동물.

         • 남쪽지방

         • 무더위

         • 염증 궤양 악성종양 암

       b) Babylon 인터넷 사전의 cancer :

        • 게 / 남쪽방향 / 여름더위 / 암.

이 같이 라틴어 cancer 에는 “게 / 게 집게발 / 남쪽지방 / 무더위 / 염증 악성종양 암” 등의 뜻이 들어있는 것으로 확인됩니다. 라틴어에는 여러 가지 뜻이 있었지만, 현대 영어에선 제일 마지막 뜻이며 입에 담기조차 꺼림칙한 질병 의미로만 사용되고 있습니다. 라틴어 cancer 로선 현대 영어에 불만이 엄청 많을 듯합니다.

    2. 영어 Tropic of Cancer

      a) 게 = 남쪽지방인 이유

Babylon 인터넷 사전 해설 중 처음 세 가지는 모두 다른 뜻이지만, 사실은 “게” 라는 한가지 뜻에서 파생된 의미입니다. 로마에 살던 게는 더운 여름에 남쪽바다로 이동해서 그럴까요 ? 생태학적으로 정말 그런지는 모르겠습니다만, 게 = 남쪽지방 = 무더위란 뜻은 천문학적으로 근거가 있는 내용입니다.

우리말 북회귀선 용어에는 꽃게찜 또는 게장 냄새조차 나지 않습니다. 그러나 영어로 북회귀선은 “Tropic + 게자리” 로 만들어져 있습니다. Tropic 은 어원이 그리이스어 Tropos 이며 “회귀한다. 돌아온다” 는 뜻입니다. 따라서 “게자리가 돌아온다” 또는 “게자리로 돌아온다” 는 두 가지로 해석이 가능합니다. 이 용어의 의미로 본다면 두 번째 해석이 타당합니다. 그러면 돌아오는 주체는 누구이고 돌아오는 시점은 언제일까요 ?

Tropic of Cancer 의 주체는 태양이며, 이 단어 의미로는 태양이 게자리로 돌아오는 시점을 하지로 보고 만든 단어입니다. 남회귀선은 영어로 Tropic of Capricorn (염소자리) 으로 쓰는데, 의미로는 태양이 염소자리로 돌아오는 시점을 동지로 생각하고 만든 것입니다. 여기서 “보고” 또는 “생각하고” 라는 단어를 쓴 이유는 현재 시점으론 북회귀선이나 남회귀선에서 하지나 동지 때 태양이 게자리 또는 염소자리로 돌아오지 않기 때문입니다. 자세한 내역은 아래 단락에서 말씀 드리겠습니다.

하여간 Tropic of Cancer 단어 뜻대로만 보면, “어떤 시대의 하지 때” 북회귀선 위치에서 태양을 보니 게자리로 돌아와 있다는 뜻일 겁니다. 2015년 현재 북회귀선 위도를 좀 자세히 적으면 북위 약 23. 437° 입니다. 그런데 Tropic of Cancer 의 Cancer 는 라틴어이므로, 북회귀선 개념이 처음 만들어진 지역에는 상관없이 Tropic of Cancer 라는 용어자체는 로마시대 이후의 유럽에서 사용되었을 것입니다. 북위 23.437° 는 유럽에서 볼 때 상당히 남쪽지방입니다. 따라서 유럽인들이 게자리 Cancer 를 생각하면 Tropic of Cancer 가 떠오르면서 당연히 남쪽지방과 무더위가 연상될 겁니다.

    b) 게 = 질병인 이유

그러면 게자리 Cancer 가 영어로 질병이 된 이유는 무엇일까요 ? 개인의견으론, 무더위 의미를 확대하면 염증 및 종양질병” 으로도 해석할 수 있다고 봅니다. 날이 더우면 병균이 번식하기 쉽고, 사소한 상처로도 염증과 종양이 생길 수 있기 때문입니다. 환경이 청결하지 않고 의료기술이 열악하던 옛날에, 무더위는 바로 질병처럼 공포스러운 존재였으리라 생각됩니다.

중세를 거치면서 어떤 이유로 cancer 란 단어가 영어권에서 질병 뜻으로 많이 사용되자, “게” 는 다른 단어인 crab 으로 구별해 사용했다고 생각합니다. 느려 보이는 게가 무더위 마을을 지나 염증 종양 동네까지 갔으니 멀리도 기어갔습니다.

게의 여정 말씀 드리다 보니 호주 크리스마스 섬의 홍게 (Red Crab) 가 생각나 사진 올려 드립니다. 산란시기에 수백만 마리가 산에서 내려와 마을과 도로를 지나 바다로 가서 산란하고, 내려온 길을 따라 다시 산으로 올라간답니다. 아예 바다에서 살면 목숨 건 여행은 필요 없는데, 굳이 산에서 사는 걸 보면 홍게 고집 참 대단합니다.



<그림 4 홍게 (Red Crab) 여정. 출처 : 왼쪽 todayifoundout.com. 오른쪽 idivenow.com>

II. 게길 산책에 필요한 것들

(1) 2분 2지와 태양의 적경 적위

여기서는 내용 전개를 위해 필요한 몇 가지 용어를 살펴 보겠습니다. 먼저 하지를 포함한 2분 2지점에서의 태양 적경 적위부터 알아봅니다. 다시 정리하신다는 기분으로 일견해 보십시오.



<그림 5 2분 2지점 의미와 태양의 적경 적위. 출처 : study.zum.com 에 추가>

왼쪽 그림은 2분 2지점 위치를 나타냅니다. 태양은 그림의 황도상에서 서쪽 (왼쪽) 에서 동쪽 (오른쪽) 으로 움직입니다. 춘분점은 황도가 천구의 적도를 남쪽에서 북쪽으로 통과하는 점이고, 추분점은 북쪽에서 남쪽으로 통과하는 점입니다. 하지점은 황도의 가장 북쪽에 있는 점이고, 동지점은 가장 남쪽에 있습니다. 적경 적위는 춘분점부터 기산하므로 2분 2지점에서 태양의 적경 적위는 오른쪽 표와 같이 될 겁니다.

(2) 황도경사각

황도경사각 (Obliquity of the Ecliptic) 정의는 황도와 천구의 적도 사이의 각도입니다. 또는 황도면과 천구의 적도면 사이의 각도라고 해도 됩니다. <그림 5> 에서 23. 5° 로 표기된 부분입니다. 만일 황도가 고정된 상태에서 지구자전축 기울기만 변동된다면, 천구의 적도가 지구자전축과 직각인 상태로 같이 움직이므로 황도경사각도 변할 겁니다. 따라서 황도가 고정되어 있다면 황도경사각은 지구자전축 기울기 (Earth’s Axial Tilt) 수치가 됩니다.

문제는 지구자전축 기울기뿐만 아니라 황도까지 변동되므로 황도경사각을 측정하기 쉽지 않다는데 있습니다. 우주에 변하지 않는 것은 없듯이, 실제로 시간흐름에 따라 두 가지 변수 모두 미세하게 변동됩니다. <그림 5> 에 표기된 황도경사각 23. 5° 는 “대강” 의 수치이며, 그것도 시기가 “요즘“ 에 국한된 것입니다. 아래 그림 보시지요.



<그림 6 황도 및 천구의 적도 이동. 원본 그림 모사도. 오른쪽 : 원본 그림.

출처 : 저자 : A.L. Berger / 게재 : Astronomy and Astrophysics Vol 51 (1976)
p. 127~135. 논문제목 : Oblique and Precession for the last 5,000,000 Years>

위 그림은 학술지 논문에 실린 것을 보기 편하시도록 채색해서 다시 그린 것입니다. 오른쪽이 원본입니다. 과거 특정시점과 일정시간이 흐른 후를 비교해 보시면, 황도 및 천구의 적도 모두 이동했고 그들의 이동 각거리 및 이동위치도 제각각 인 것이 보입니다.

천구의 적도만 이동하고 황도이동이 없다면 새로운 춘분점은 황색점이 될 겁니다. 이 경우는 세차운동으로 천구의 적도가 서쪽으로 이동하면서 춘분점도 따라 이동하는 분점세차 (Precession of the Equinoxes) 와 모양은 같습니다. 그러나 세차운동은 자전축이 향하는 방향이 바뀌면서 천구의 적도가 이동되는 것을 의미하지만, <그림 6> 은 자전축 자체의 기울기 변동 때문에 천구의 적도가 이동한 것을 나타냅니다.

여기서 황도까지 그림처럼 움직인다면, 새로운 춘분점은 청색점이 됩니다. 따라서 하지점과 동지점의 태양 적경 적위가 영원히 <그림 5> 와 같지는 않으며, <그림 5> 에 표기된 수치들은 미세한 변동을 측정하는 경우에는 사용할 수 없게 됩니다.

황도가 변동되는 원인은 섭동 (攝動) 이라 불리는 현상 때문에 타원인 지구의 태양공전궤도뿐만 아니라 황도면 자체의 변화도 가져오기 때문입니다. 천구의 적도 변동원인은 세차 (歲差) 운동 및 장동 (章動) 현상 때문입니다. 이 현상들 모두 장기변동과 단기변동으로 나누어 아래 단락에서 다시 말씀 드리므로 여기서는 일견만 하시면 됩니다.

그런데 황도의 변동은 지구자전축 기울기의 변동에 비해선 무시해도 좋을 정도로 적습니다. 이런 이유로 미세하고 정확한 수치가 필요한 경우가 아니면, 황도가 고정되어 있다는 가정으로 황도경사각을 지구자전축 기울기와 같은 의미로 사용하기도 합니다. 그러나 황도가 언제나 그 자리에 있지는 않다는 것을 기억해 주시기 바랍니다. 정리하면 아래와 같습니다.

         황도경사각 :   • 황도와 천구의 적도 사이의 각도.

                       • 황도가 고정되어 있다면, 황도경사각 = 지구자전축 기울기.

                       • 황도변화는 무시해도 될 만큼 작으므로

                         때로는 황도경사각 = 지구자전축 기울기 뜻으로도 사용함.

(3) 태양의 남중고도

남중 (南中 Culmination) 의 한자 뜻은 “남쪽 중심선” 이며, 남쪽 자오선을 의미합니다. 아래 그림 보십시오.

<그림 7 2분 2지 때의 태양운행경로 및 남중고도 계산. 출처 : study.zum.com 에 추가>

자오선이란 천구의 북극과 천정 그리고 천구의 남극을 연결한 선 입니다. 위 그림에서 천구의 남극은 생략했습니다. 왼쪽 그림에 보이는 천구반원의 테두리가 자오선입니다. 자오선 용어에 대해선 아래 단락에서 다시 알아보겠습니다. 왼쪽 그림에서 세 개 태양 모두 남쪽 자오선을 통과하고 있으므로 모두 남중한 상태입니다.

고도 (高度 Altitude) 는 “해당천체를 바라보면서” 지평선에서 천정과 천처를 지나는 천구상의 선을 따라 해당 천체까지 잰 각도입니다. 해당천체를 바라보면서 재는 각도이므로 고도가 천정을 넘을 수는 없습니다. 따라서 고도는 항상 0~90° 사이의 각도가 됩니다. 참고로 방위각 (方位角 Azimuth) 은 보통 정북 방향에서 시계방향으로 잰 각도입니다. 고도가 항상 0~90° 사이의 수치라는 의미를 달리 말하면, 위 왼쪽 그림에서 하지 때 태양의 방위각과 고도를 0° / 110 ° 로 말하지 않고 180° / 70 ° 로 표기한다는 의미입니다.

(4) 서울의 하지 때 태양의 남중고도

    1. 상식으로 계산한 수치

남중고도 (Culmination Altitude, Meridian Altitude) 는 어떤 천체가 남중했을 때 고도가 됩니다. <그림 7> 은 태양을 예로 들었으나, 이는 모든 천체에 적용되는 용어입니다. 오른쪽 그림은 관측위치의 “위도” 와 해당천체의 “적위” 두 가지를 알고 있을 경우에 해당천체의 남중고도를 계산하는 방법입니다.

오른쪽에서 h 가 남중고도, Φ 가 관측위치 위도, δ 가 해당천체 적위일 때, h + (Φ – δ) = 90° 가 성립되므로 남중고도 h = 90° – (Φ – δ) 가 될 겁니다. 2015년 6월 22일하지 때 서울의 태양 남중고도 (h) 를 위 그림들에 나온 상식적 수치를 사용해 계산해보면 아래와 같습니다.

           • 서울 위도 Φ : 37.5 °

           • 하지 때의 태양 적위 δ : 23.5°

           • h = 90° – (Φ – δ) 를 적용해서,

                  90° – (37.5° – 23.5°) = 76° 가 됩니다.

그런데 천문력 보시면 서울의 하지인 2015 년 6월 22일의 하지 시각은 새벽 1시 38 분인데, 태양은 이 때 지하에 있습니다. 이날 서울의 태양 남중시각인 12시 34분이 되면 태양의 적위는 이미 최고점을 지나 조금 줄어들어 있을 것이며, 이론적 수치인 23. 5° 보다 조금 적은 수치일 겁니다.   따라서 실제의 남중고도는 76° 보다 조금 적을 것임을 예상할 수 있습니다.

그러면 위도가 0° 인 적도에서 하지 때의 남중고도를 위 공식대로 계산해 볼까요 ?

           • 적도 위도 Φ : 0 °

           • 하지 때의 태양 적위 δ : 23.5°

           • h = 90° – (Φ – δ) 를 적용해서,

                  90° – (0° – 23.5°) = 113.5° 가 됩니다.

그런데 위에서 고도는 해당천체를 바라보면서 잰 각도이므로 항상 0~90° 사이의 각도라고 말씀 드렸습니다. 따라서 고도 113.5° 라는 용어는 사용하지 않습니다. 이 경우엔 관측자 시선방향을 180° 반대방향으로 돌려서 지평선에서부터 잰 각도로 해야 합니다. 제대로 된 고도 hc 를 구하려면 지평선 각도인 180° 에서 113.5° 를 빼줘야 하므로 아래 계산식이 됩니다.

             • hc = 180° – { 90° – (Φ – δ) }

                  = 90° – (δ – Φ) 가 됩니다.

이런 의미를 간단히 표현하면,

             • (Φ – δ) > 0 이면 : h = 90° – (Φ – δ) 로 계산하고,

             • (Φ – δ) < 0 이면 : h = 90° – (δ – Φ) 로 계산하는 것이 됩니다.

위 방법으로 하지 때 적도에서의 남중고도를 구하면 66.5° 가 됩니다. 같은 시점에서 서울의 남중고도가 76° 였습니다. 적도는 열대지방이지만 하지 때 태양의 남중고도는 서울보다 적습니다. 비록 하지 때는 그렇더라도 춘분과 추분에 적도에서의 태양 남중고도는 90° 가 됩니다. 아래 단락들에서 좀 더 자세히 말씀 드리겠습니다.

    2. 한국천문연구원 자료

한국천문연구원 프로그램을 이용해 2015년 6월 22일 하지 때 서울의 태양 남중고도를 좀 더 확실한 수치로 계산해 보겠습니다.

그런데 한국천문연구원 홈페이지의 “태양 고도방위각 계산” 프로그램과 “일출일몰 시각계산” 프로그램에서 지역을 “서울” 로 선택하면, 서울의 위도가 조금 다르게 출력됩니다. 아래 보시지요.



<그림 8 한국천문연구원 홈페이지의 프로그램의 서울 위치>

서울위치가 서로 조금 다른 이유는 찾지 못했습니다. 아래 단락에서 계산한 수치를 미리 말씀 드리면, 0.468” 의 지구 위도상 길이는 14. 4472828 미터 입니다. 따라서 서울위치 차이 32”와 59” 사이의 위도상 거리는 833. 497 미터가 됩니다.

이 프로그램의 시간별 태양고도 출력자료는 아래와 같습니다. 위 그림에서 서울 경도는 E 126 ° 58’ 1” 로 표시되어 있으나, 한국천문연구원 홈페이지에 표기된 시간은 E 135 ° 기준인 서울 표준시입니다



<그림 9 2015년 6월 22일 하지 때 서울의 태양고도와 방위각 변화도표.

출처 : 한국천문연구원 프로그램>

<그림 9> 에서 적색 또는 청색 점 사이는 1시간입니다. 태양의 남중은 태양이 자오선상에 위치하는 것이므로 방위각이 180° 될 때입니다. 아쉽지만 그래프에 정확한 남중시각은 표기되어 있지 않습니다. 그림으로만 추정한다면 12시 30분 조금 넘어 보입니다. 아래 그림은 위 자료와 같이 출력되는 수치인데 여기서도 태양 남중시각은 찾을 수 없습니다.

<그림 10 2015년 6월 22일 하지 때의 서울의 태양고도 등 수치.

출처 : 한국천문연구원 프로그램>

    3. Stellarium 자료

정확한 남중시각을 알기 위해 Stellarium 을 검색해보았습니다. Stellarium 화면의 시간도 서울 표준시입니다. 여기에 태양남중이란 용어는 나오지 않지만, 서울시간 6월 22일의 태양 방위각이 180° 될 때 (자오선을 통과할 때) 는 12시 34분이며, 그 때 고도는 75° 52’ 33” 로 연중 최대가 되었습니다. 따라서 Stellarium 에 따른 남중시각은 서울 표준시로 12시 34분입니다.

한편, 한국천문연구원 홈페이지에는 시각을 입력하면 태양고도를 표시해주는 프로그램이 있습니다. 이곳에 Stellarium 에서 찾은 남중시각을 넣어 보았더니 고도가 75° 53’ 01. 3” 로 출력됩니다. 아래에 화면 올려 드립니다.

<그림 11 2015년 6월 22일 하지 12시 34분 서울의 태양위치
출처 : 한국천문연구원 프로그램>

    4. PHP Science 연구소 자료로 계산한 수치

그러면 한국천문연구원과 Stellarium 수치 중 어느 것이 더 정확한지 해외연구소 프로그램을 이용해 다시 확인해 보았습니다. 아래는 PHP Science Labs. 에서 제공하는 프로그램인데, 남중고도에 대한 것은 아니고 아래 그림에서 보시듯이 황도경사각 (Obliquity of the Ecliptic) 에 대한 것입니다.

<그림 12 2015년 6월 22일 서울의 하지 때 황도경사각 출력자료.

서울 위치 E 127° / 태양 남중시각 서울 12:34. UT 04:04 / 서울 해발 0° 기준.

필요부분만 캡처. 출처 : PHP Science Labs. neoprogrammics.com>

<그림 12> 프로그램에 황도변화도 감안되었는지는 확인하지 못했습니다. 다만 위 단락에서 말씀 드린 것처럼 황도변화는 무시해도 될 만큼 작으므로 황도경사각 = 지구자전축 기울기로 보아도 됩니다. 그림에 보이는 두 가지 용어를 요약 드립니다.

         • Mean : 평균수치. 지구자전축 기울기 의미에서 사용될 때는

                  “특정시점의 상태” 를 계산한 방정식이란 뜻으로 사용됨.

                  이 수치가 실제의 기울기에 가까움.

                  수치 뒤의 Laskar 표시는 계산 프로그램을 개발한 분의 이름.



         • True : 표준수치. 지구자전축 기울기 의미에서 사용될 때는

                  “단기적 특정기간 동안의 변동추세” 를 계산하기 위한 방정식이란

                  뜻으로 사용됨.

                  수치 뒤의 IAU 표시는 계산 프로그램을 개발한 IAU 및 개발연도 표시.

여기서는 2015 년 6월 22일 12시 34분 이란 특정시점의 황도경사각을 알아보는 것이 목적이므로 Mean 수치를 사용해야 합니다. True 수치는 아래 단락에서 다시 사용할 예정입니다.

<그림 8>의 한국천문연구원 자료의 서울경도는 정확한 수치인 E 126° 58’ 1” 로 되어 있습니다. 경도 15° 가 1시간이므로 서울시간은 UT 보다 8. 46446 시간 (약 8.5 시간) 빠르게 됩니다. 따라서 서울의 12시 34분은 UT 04시 04분이 됩니다. 이 시간을 입력하고 지구자전축 기울기를 출력했습니다.

위 단락에서 말씀 드린 남중고도 공식과 <그림 12> 결과를 이용해서 2015년 6월 22일 하지 때 서울에서 태양이 남중하는 12시 34분의 남중고도 h 를 계산하면 아래와 같습니다.

       • h = 90° – (Φ – δ) / (Φ – δ) > 0 인 경우/ Φ : 위도. δ : 그 시점의 태양 적위.

       • Φ = 서울 위도 : 37° 32’ 32” (= 37. 5422222221°. 한국천문연구원 프로그램)

         δ = 2015년 6월22일 서울의 하지 때 태양 남중시각인

             서울시간 12시 34분의 태양 적위 = 그 시각의 황도경사각

           = 23. 4372795228° (23° 26' 14. 206". PHP Science Labs. 프로그램)

       • 따라서 h = 90° – (37. 5422222221° – 23. 4372795228°) = 75. 8950573007°

위에서 알아본 세가지 프로그램 수치를 비교하면 아래와 같습니다.

       i) Stellarium :

          • 서울 하지 태양 남중시각 : 2015년 6월 22일 12시 34분

          • 태양 방위각    : 180° 04’

          • 태양 남중고도 : 75° 52’ 33” (= 75. 8758333333°)

       ii) 한국천문연구원 :

          • Stellarium 에서 출력된 6월 22일 12시 34분을 입력한 경우

          • 태양 방위각    : 180° 00’ 14. 70”

          • 태양 남중고도 : 75° 53’ 01. 3” (= 75. 8840555555°)

       iii) PHP Science Labs. :

          • Stellarium 에서 출력된 6월 22일 12시 34분을 입력한 경우 (UT 04:04)

          • 태양 적위 = 그 시각의 황도경사각 = 23. 4372795228° (23° 26' 14.206")

          • 태양 남중고도 : 75. 8950573007°

세 수치만으로는 어느 것이 실제와 가장 가까운지 판단할 수 없습니다. 위 단락에서 상식적 수치인 서울위도 37.5°, 하지 때 태양 적위 23.5° 를 기준으로 계산했을 때 76° 가 나왔습니다. 컴퓨터 프로그램을 사용한 두 가지 출력자료도 76 ° 와 거의 차이가 없습니다. 세 가지 수치에 별 차이도 없는데도 컴퓨터 출력자료를 언급 드린 이유는 시간흐름에 따른 황도경사각 (= 지구자전축 기울기) 변동 때문이며, 북회귀선 단락에서 다시 말씀 드리겠습니다.

(3) 세월이 흐르면 하지 날짜도 바뀔까 ?

얼핏 생각하면 세차운동으로 특정 시점의 태양 입사각도 바뀌고 2분 2지점 날짜도 바뀔 것으로 보입니다. 그러나 아무리 세월이 흘러도 지금 사용되는 그레고리 역법 (Gregorian Calendar) 상 2분 2지점 날짜는 거의 같게 유지됩니다. 예를 들면 지금부터 10,000 년 후의 하지 날짜도 현재와 동일한 6월 21~22일경이 됩니다.



<그림 13 2015년과 15015년의 지구위치 및 2분 2지점 위치 비교. 출처 : Astronomy. Dec. 2014>

왼쪽 그림은 13,000 후인 15015년의 지구 자전축 방향을 지금과 비교해서 표시한 것입니다. 자전축의 북쪽이 Vega 를 향하고 있습니다. 세차운동 주기는 25,772년으로 약 26,000 년입니다. 그 절반인 13,000 후에는 지구 자전축의 기울어진 방향이 지금에 비해 180° 반대편에 가 있고, 그 때의 천구의 북극은 Vega (직녀성) 와 5° 정도로 가깝게 됩니다. Vega 주변에는 그다지 밝은 별이 없기 때문에 아마도 Vega 를 북극성으로 삼을 것입니다.

그레고리 역법에선 Sidereal Year (지구가 태양을 한 바퀴 도는 기간) 와 달력의 1년 사이의 차이를 윤년으로 적절히 보정해 놓았습니다. 따라서 먼 미래에도 2분 2지가 일어나는 날짜는 지금과 큰 변동은 없습니다. 다만 세차운동으로 인해 지구의 태양 공전궤도상에서 2분 2지가 일어나는 지구위치는 달라지게 됩니다. 위의 오른쪽 그림이 이 같은 내용을 나타냅니다.

한편 Sidereal Year 는 365. 256363004 일 (약 365. 25일) 이라고 합니다. 그러나 세차운동 및 타원형 공전궤도 때문에 어떤 시점의 2분 2지와 그 다음의 2분 2분지까지의 시간간격 (Tropical Year) 은 매번 조금씩 달라집니다. 예를 들면 2013년 하지부터 2014년 하지까지 기간과 2014년 하지부터 2015년 하지까지 기간은 정확한 365. 256363004 일은 아니라는 뜻입니다. 우리나라의 4 년간 하지 시각 한 번 보시지요.

              • 2013 년 하지 : 6월 21일 14:04

              • 2014 년 하지 : 6월 21일 19:51

              • 2015 년 하지 : 6월 22일 01:38

              • 2016 년 하지 : 6월 21일 19::34 (자료 : 한국천문연구원)

(5) 자오선이 子午線 인 이유

우리말 천문용어는 대부분 한자어이기 때문에 한자 뜻을 모르면 용어의미를 이해하기 쉽지 않습니다. 더욱이 한 글자로 된 천문용어는 한자를 병기하지 않으면 의미전달이 잘 되지 않는 경우도 있습니다. (Astro News Serial No 12. Oct. 2012 참조). 위에서 자오선이란 용어가 나왔으니, 이 용어가 만들어진 유래도 같이 언급 드리고 지나가겠습니다.

자오선 용어는 음양오행의 12지 개념으로 만들어진 단어입니다. 이미 지난 칼럼에서 비슷한 내용을 언급 드린 적 있으나, 자오선 관련해서 12지의 방향 및 시간을 다시 정리 드립니다.



<그림 14 12지의 방향 및 시간>

위 표 보시면 자 (子) 는 북쪽이고, 시간으론 23~01시를 의미합니다. 오 (午) 는 남쪽이며 시간은 11~13시 입니다. 그런데 자시 (子時) 의 시간범위는 2시간이므로 정확한 시간을 나타내지 못하고, 방향도 정확한 북쪽은 아닙니다. 따라서 정북을 표시하기 위해 “정확한” 이라는 뜻의 정 (正) 글자를 같이 써서 자정 (子正) 또는 정자 (正子) 로 씁니다. 지금은 주로 자정이란 단어를 쓰지만, 간혹 정자도 사용됩니다. 마찬가지로 오 (午) 는 남쪽이며, 정남방향은 정오 (正午) 오정 (午正) 이란 용어를 사용합니다. 정자 및 오정 모두 국어사전에도 실려있는 단어들입니다.

이렇게 보면 천구의 정북과 정남을 연결하는 모든 선이 정자정오 (正子正午) 선일 겁니다. 이런 선들 중에서 특히 천정을 지나는 선에 대해 정자정오선이란 용어를 적용했고, 중복되는 정 (正) 글자를 생략하면 자오선이 됩니다. 자정과 정오는 일상용어로도 사용됩니다. 지금의 시계 문자판은 12시까지 밖에 없지만 이를 24시로 확대하면 자정 (또는 정자) 이 정북이고 정오 (또는 오정) 가 정남인 이유를 쉽게 알 수 있습니다.

III. 구름 흘러가는 게 길은 구만삼천리

(1) 우리말 북회귀선 의미

완화삼 시의 “구름 흘러가는 물길은 칠백리” 란 구절을 모방해서 소제목을 만들어 보았습니다.

북회귀선의 영어 표기는 Tropic of Cancer 가 일반적이지만 간혹 Northern Tropic 으로도 씁니다. 위에서 언급 드린 것처럼 Tropic 어원이 돌아온다는 뜻이므로 한자어 북회귀선은 Northern Tropic을 번역한 것으로 보입니다. 영어 Tropic of Cancer 와 마찬가지로 북회귀선은 북쪽으로 돌아오는 선이라기 보다는 북쪽에 있는 돌아오는 선으로 해석해야 할 겁니다.

북회귀선과 남회귀선 정의는 아래와 같습니다.

       • 북회귀선 : 북반구에서 태양의 고도가 제일 높은 “하지” 때,

                    태양의 남중고도가 90° 에 도달하는 북쪽위도선.

     • 남회귀선 : 남반구에서 태양의 고도가 제일 높은 “동지” 때,

                    태양의 남중고도가 90° 에 도달하는 남쪽위도선.

<그림 5> 및 태양의 남중고도 계산식인 h = 90° – (Φ – δ) 또는 90° – (δ – Φ) 를 생각하시면서 아래 도표 보시기 바랍니다.



<그림 15 2분 2지와 태양의 남중고도가 90° 가 되는 지역>

적도 위도는 0° 이므로 태양 적위가 0° 인 춘분과 추분에 태양의 남중고도가 90° 가 됩니다. 만일 춘분이 지난 어떤 날의 태양 적위가 10° (δ) 가 된다면, 그 날 적도 (Φ) 에서의 태양 남중고도는 h = 90° – (δ – Φ) 를 적용해 80 ° 밖에 되지 않습니다.   따라서 춘분이 지난 어떤 날 태양 적위가 10° 가 될 때는 적도가 아니라 북위 10° 에서 태양의 남중고도가 90° 가 되고, 태양 적위가 20° 되는 날은 북위 20° 에서 태양의 남중고도가 90° 가 됩니다.

그런데 지구 자전축은 23.5° 기울어져 있으므로 태양 적위도 23.5° 를 넘지 못하며, 태양 적위가 최고인 23.5° 가 되는 날은 바로 하지 입니다. 이 때 태양의 남중고도가 90° 가 되는 곳은, h = 90° – (Φ – δ) 를 생각하시면 위도가 23.5° 되는 지역입니다. 만일 하지 때 위도 23.5 ° 보다 북쪽인 위도 30° 인 곳의 태양의 남중고도를 계산해보면, h = 90° – (30° – 23.5°) 가 되어 태양의 남중고도는 83.5° 밖에 되지 않습니다.

따라서 날짜가 춘분을 지나면서 태양의 적위는 0° 에서 증가하기 시작하며, 태양의 적위와 같은 수치를 갖는 위도에서 태양의 남중고도가 90° 가 되어 갈 겁니다. 하지가 되면 태양 적위가 최고치인 23.5° 에 도달하고, 이 위도에서 태양 남중고도가 90° 가 됩니다. 바로 이 23.5° 위도선을 북회귀선 이라 부릅니다.

하지를 지나면 태양의 적위가 다시 감소하기 시작해서 태양 남중고도가 90° 가 되는 지역도 남쪽으로 내려갑니다. 태양의 적위가 추분에 0° 가 되면 다시 적도에서 태양 남중고도가 90° 가 됩니다. 이처럼 태양 남중고도가 90° 가 되는 지점을 보면, 춘분에 적도를 시작으로 하지에 북쪽 23.5° 까지 갔다가, 다시 내려와 추분에 적도를 지나고 동지엔 남위 23.5° 까지 내려갑니다. 이후 다시 북상하는 것이 반복됩니다.

한마디로 일년 중 태양의 남중고도가 최고인 날에, 그 각도가 90° 까지 도달하는 지점의 북쪽 한계선이 북위 23.5° 이며, 남쪽 한계선은 남위 23.5° 입니다. 태양의 남중고도 90° 지점이 이 두 선 사이를 한 번 왕복하면 일 년이 지나가게 됩니다. 남중고도가 90° 까지 도달하려면 태양이 하늘에 머무는 시간도 길게 되며, 태양의 입사각도 크므로 당연히 무척 더울 것입니다. 따라서 이 두 선 사이를 “열대지방” 이라고 부르게 되었습니다.

(2) 북회귀선 둘레길 거리

북회귀선 거리가 정말 소제목처럼 구만삼천리나 되는지 계산해보겠습니다.

        • 필요한 수치 :

          1 km = 2. 546296 리 (里)
          지구 반지름 (적도기준) : 6,378.10 km = 약 6,378 km

          2015 년 하지 6월 22일 기준 북회귀선 위도

          (해당 시점의 지구자전축 기울기 또는 태양의 적위)

          =23. 4344663688° (23° 26’ 04. 079”. 위 단락 참조)

        • 북회귀선 길이 계산 :

          북회귀선 둘레 반지름 = 6,378 km x cos (23. 43°)     = 약 5,800 km

          북회귀선 둘레 길이   = 2 x 3.1416 x 약 5,800 km    = 약 36,443 km

          리 (里) 단위로 환산하면, 36,443 km x 2. 546296 = 92,795 리 = 약 93,000 리

계산해보니 북회귀선 길 트래킹 하려면, 하루에 20 km 씩 쉬지 않고 걸어도 5년은 걸리겠습니다.

(3) 최근 북회귀선 이동추이

위의 북회귀선 정의를 다시 보시면, 북회귀선이 정해지는 변수는 “하지 때 태양의 적위” 입니다. 태양의 남중고도 계산식은 h = 90° – (Φ – δ) 또는 90° – (δ – Φ) 입니다. 여기서 관측지 위도 ( Φ ) 는 관측자 마음에 달려 있으므로, 태양의 적위 ( δ ) 가 바로 북회귀선을 결정하는 변수가 됩니다. 태양의 적위는 천구의 적도부터 태양 위치까지 잰 각도입니다. 천구의 적도는 지구자전축과 90° 를 이루고 있습니다. 따라서 지구자전축 기울기가 변하면 천구의 적도와 황도면 각도인 황도경사각도 변하게 됩니다.

<그림 5> 에서 보시듯이 일년 중 태양의 남중고도가 제일 높은 하지 때의 태양 적위는 지구자전축 기울기를 의미하며, 북회귀선 위도와 같게 됩니다. 따라서 최근 수년 동안 북회귀선 위치가 어떻게 변해가는지 알려면 “하지 때의 지구자전축 기울기” 변화를 살펴보면 됩니다.

이를 순서대로 정리하면 아래와 같습니다.

         ① 지구자전축 기울기 변동

         ② 황도경사각 변동

         ③ 하지 때 특정 관측지 위도 ( Φ ) 에서의 태양 적위 ( δ ) 변동

         ④ 하지 때 태양의 남중고도 ( h ) 변동

        ⑤ 북회귀선 위치 변동

아래 계산에는 실제수치와 가까운 Mean 수치를 사용하고 매년 하지 날짜를 입력하되, 시간은 편의상 UT 0시로 하겠습니다. 예를 들면 2015년 하지인 6월22일 UT 0:00 시의 황도경사각은 아래와 같이 출력됩니다.



<그림 16 2015년 6월 22일 하지 때 황도경사각 출력자료. UT 0:00 기준.

출처 : PHP Science Labs. neoprogrammics.com>

같은 방법으로 출력한 6년간 황도경사각 (Mean 수치) 는 아래와 같습니다. 그런데 위에서 황도변화는 무시할 만큼 작으므로 황도경사각을 지구자전축 기울기로 보아도 무방하다고 말씀 드렸습니다. 따라서 지금부터는 황도경사각 용어를 지구자전축 기울기와 같은 의미로 사용하겠습니다.



<그림 17 2011~2016년의 6월 21~22일 하지 때 황도경사각 = 지구 자전축 기울기.

Mean 수치. 출처 : PHP Science Labs. neoprogrammics.com>

도표 보시면 매년 지구자전축 기울기가 조금씩 줄어들고 있으며, 5년 평균 감소폭은 0.468” 임을 나타냅니다. 지구자전축 기울기가 줄어든다는 것은 자전축이 똑바로 서 간다는 의미입니다. 그러면 하지 때 태양 적위가 적어지며 북회귀선 위도도 낮아집니다. 위도가 낮아진다는 것은 “북회귀선이 남쪽으로 이동” 함을 의미합니다.

이런 의미를 위에서 말씀 드린 남중고도 계산식으로도 설명드릴 수 있습니다.

        • Φc : 북회귀선 위도

          hc : 북회귀선에서 하지 때 태양의 남중고도

          δc : 하지 때 태양의 적위

        • h = 90° – (Φ – δ) 식에서 hc = 90° – (Φc – δc) 가 성립됨.

         그런데 hc = 90° 이므로 90° = 90° – (Φc – δc).

         Φc = δc.

         δc (하지 때 태양의 적위) 가 적어지면 그와 같은 값을 가지는

         Φc (북회귀선 위도) 도 적어지며, 이는 북회귀선이 남쪽으로 이동한 것입니다.

그러면 위도 0. 468” 는 길이로 얼마나 되는지 계산해 보겠습니다.

          • 0. 468” (초)   = 0. 00013° (도)

           지구 “경도” 둘레 = 40,007. 860 km (자오선 둘레)

                           (참고 : 지구 적도둘레 = 40,075. 017 km)

          • 0.468” 의 지구 위도상 길이

                          = 40,007. 860 km x 0. 00013° / 360°

                          = 0. 0144472828 km

                          = 14. 447 meter

                          = 약 14. 5 미터

계산 결과를 보면 최근에 북회귀선은 매년 14.5 미터씩 남쪽으로 내려가고 있습니다. 그러면 남회귀선은 어떨까요 ? 자전축 기울기가 감소하면 남반구에서 “동지” 때 태양이 바로 머리 위를 비추는 지역이 그 이전보다 점점 북쪽으로 올라가며, 이는 남회귀선이 매년 14.5 미터씩 북상함을 의미합니다.

아래 그림은 지난 한담객설에서 인용 드렸던 사진입니다. Mexico 의 83번 고속도로 옆길에는 매년 북회귀선의 정확한 위치를 표시한 표지판이 있다고 합니다. 표지판 사이 거리는 15 미터라고 하는데, 2010 년까지 보이므로 그 때 찍은 사진으로 생각됩니다.



<그림 18 Mexico의 83번 고속도로에 있는 연도별 북회귀선 이동 표지판.

표지판 간격은 15 미터. 출처 : en.wikipedia.org>

IV. 북회귀선 이동원인

(1) 장기변동 추이와 원인

    1. 과연 자오정립 (子午正立) 은 일어날까 ?

만일 자전축 기울기가 매년 0. 00013° (0. 468”) 씩 계속 감소하면 결국 자전축이 똑바로 서게 될 겁니다. 이런 현상을 한자어로 자오정립 (子午正立) 이라 합니다. 여기서 “자오” 는 위에서 말씀 드린 자오선 한자 뜻과 같으며, 지구 자전축을 의미합니다.

자오정립이 된다면, 지구는 유례없는 기상재해를 맞게 됩니다. 중위도 지방의 4 계절은 사라져 한 가지 계절만 계속되고 적도에선 엄청난 무더위가 계속되며 극지방 날씨는 빙하기 수준에 도달할 겁니다. 해수온도 변동으로 인한 극심한 자연재해는 더 이상 언급드릴 필요는 없겠지요. 적도에서 상봉할 북회귀선과 남회귀선만 이런 상황을 좋아할 겁니다.

자전축 기울기 감소가 계속되어 자전축이 똑바로 서는 시점을 계산해 보았더니 지금부터 180,286 년 후인 AD 182,301 년이 되었습니다.

       • 2015 년 자전축 기울기 : 23. 4372795831° (= 23° 26’ 14. 206” 위 단락 참조)

         매년 감소폭 : 0. 00013° (= 0. 468”. 위 단락 참조)

       • 2015 + (23. 4372795831° / 0. 00013°) = 대략 AD 182,301 년

그러나 혹시 다른 행성이 지구로 돌진해서 충돌하는 일이 생긴다면 모를까, 그런 일은 영원히 일어나지 않으므로 걱정하지 않으셔도 됩니다. 지구자전축은 당분간 똑바로 서가다가 일정기간 후에는 다시 기울어지기를 반복할 겁니다. 아래에서 이에 대한 연구결과를 보여 드립니다.

    2. AD 8225 년경부터 다시 눕기 시작할 자전축

미래의 지구자전축 기울기 상태에 대해서는, 계산 프로그램에 따라 조금씩 차이는 있지만 크게 다르진 않습니다. 여기선 Louvain Catholic University (Belgium) 교수인 A.L. Berger 라는 분의 논문을 인용해 드립니다



<그림 19 황도경사각 (= 지구자전축 기울기) 장기변동추이 관련논문.

저자 : A.L. Berger / 게재 : Astronomy and Astrophysics Vol 51 (1976) p. 127~135. .
논문제목 : Oblique and Precession for the last 5,000,000 Years.
출처 : Harvard 대학교 논문집 인터넷 사이트 (adsabs.harvard.edu) >

이 논문에는 과거 500 만년 동안의 지구자전축 기울기 변동 분석결과와 향후 100 만년간의 추정치가 제시되어 있습니다. 오른쪽 인용문이 변동수치와 주기입니다. 정리하면 아래와 같습니다.
괄호 안은 오차범위 입니다.

        • 변동폭   : 22° 2’ 33” ~ 24° 30’ 16” (22° 13’ 44” ~ 24° 20’ 50”)
        • 변동주기 : 약 40,000 년 (41,040 년)

위의 변동주기 40,000 년 의미는 최소치~최소치 또는 최대치~최대치 사이의 한 주기를 말합니다. 따라서 감소하다가 증가로 돌아서는 변곡점 (Turning Point) 은 변동주기 40,000 년의 반인 20,000 년마다 생길 겁니다.

2015 년 현재 자전축 기울기는 23. 4372795831° (= 23° 26’ 14. 206”) 라고 말씀 드렸으므로, 위의 변동폭으로 보면 지금은 한 주기의 중간쯤에 와 있는 것 같습니다. 그렇다면 지금 계속 줄어들고 있는 자전축 기울기는 언제쯤 증가세로 돌아설지 궁금합니다. 아래 그래프 보십시오.


<그림 20 황도경사각 (= 지구자전축 기울기) 장기변동추이. 저자 : A.L. Berger.
출처 : en.wikipedia.org . 원본그림 추가 및 편집>

그래프의 x 축 한 칸이 10 만년이며, 황색 점은 현재가 아니고 AD 1850 년 입니다. 아마도 이 시점부터 추정치 계산을 한 것 같습니다. 현재 2015 년과 AD 1850 년은 165년 차이 밖에 나지 않으므로, 현재 위치는 x 축 시작부분과 거의 같다고 보시면 됩니다. 한편 2015년 지구자전축 기울기는 23. 4372795831° (= 약 23.44도) 이므로 y 축 에서도 황색점 위치와 동일합니다.

그러면 위 그래프를 기준으로 현재 감소세인 지구자전축 기울기는 언제 다시 증가세로 돌아서는지 계산해 보겠습니다. 달리 말씀 드리면, 현재 똑바로 서고 있는 자전축이 다시 눕기 시작하는 시점입니다. 계산에는 아래 수치를 사용하겠습니다.

        • 그래프 상 처음 추세 변곡점 (녹색표시) : 약 22.63 °

          2015년 현재 기울기 : 23. 4372795831° (= 23° 26’ 14. 206” 위 단락 참조)

          매년 감소폭 : 0. 00013° (= 0. 468”. 위 단락 참조)

        • (23. 4372795831° – 22.63°) / 0. 00013° = 약 6,210 년

          2015년 + 6,210 년 =AD 8,225 년

계산결과를 보면 앞으로 약 6,210 년 후인 AD 8,225 년경부터 지구자전축이 다시 눕기 시작합니다. 10만년인 x 축 한 칸 길이와 AD 1850 년인 x 축 시작점을 감안하면 크게 틀리지 않는 수치로 보입니다. 북회귀선도 이 때부터 다시 북상하겠네요.

    3. 세차 양과 섭동 군의 합작품

요즘 북회귀선이 매년 14.5 미터씩 남하하는 현상은 지구자전축 기울기가 매년 0. 00013° (0. 468”) 씩 변동되기 때문이라고 말씀 드렸습니다. 이런 기울기 변화를 측정하려면 일반 각도기로는 어림도 없겠지요. 이 같은 미세한 변동이나 수천 년에 걸친 천체현상 변화원인을 잘 모르실 때는, 세차운동이라고 대답하시면 대부분 맞습니다.

위 인용문에는 지구자전축 기울기가 장기적으로 변동되는 원인을 세차운동과 주기적인 황도변화라고 언급되어 있습니다. 세차운동은 너무 잘 아시는 사항이므로 여기서는 생략합니다. 다만 지구자전축 기울기 변화원인으로서의 세차운동이란, 세차운동의 일반적 의미인 자전축이 향하는 방향이 바뀌는 것을 뜻하지는 않고 자전축 “기울기 자체” 의 변동을 의미합니다. 세차운동이 자전축 기울기에 변화를 가져오는 과정에 대해선 상세히 아는 바가 없어 언급 드리지는 못합니다. 아마 자전축 방향이 바뀌는 과정에서 자전축 요동으로 인해 기울기도 영향을 받으리라 생각됩니다.

인용문에서 두번째로 언급된 주기적 황도변화라는 말은 섭동 (攝動 Pertubation) 을 뜻합니다. 섭 (攝) 글자는 “당분을 섭취 (攝取) 하다” 등에 쓰이는 글자입니다. 여기서는 “끌어당기다” 라는 의미로 사용되었습니다. 참고로 온도단위인 섭씨 (Celsius) 도 영어발음을 따라 攝氏 로 씁니다. (Astro News Serial No 8. 1^st issue of June 2012 참조)

섭동은 어떤 천체가 공전하고 있을 때, 주변에 다른 천체가 접근하면 그 천체와의 상호 중력작용 때문에 원래의 공전궤도가 변하는 현상입니다. 달은 물론이고 태양계 모든 행성들이 지구와 가까워지거나 멀어지면서 지구 공전궤도를 변화시킬 뿐만 아니라, 황도면 자체에도 영향을 줍니다. 천왕성 해왕성 등 변방의 행성까지 모두들 나름대로 영향을 미치므로 그 과정은 상당히 복잡할 것 같습니다. 아래 그림은 화성만을 예로 든 섭동현상 입니다. 그림에선 지구 공전궤도 변화만 표현할 수 있었습니다. 황도면에 영향을 미치는 과정은 자료를 찾지 못해 생략합니다.


<그림 21 화성의 지구에 대한 섭동>

(2) 단기변동 추이와 원인

    1. 2018 년과 2025 년에 꼭 해야 할 일

위에 말씀 드린 사항은 한 주기가 약 40,000 년 (또는 41,040 년) 이며, 추세 변화시점도 그의 반인 20,000 년이나 되는 장기적인 변동입니다. 그러나 지구자전축은 9.3 년마다 10~25 초각 범위 안에서 눕고 일어서는 변동도 같이 나타냅니다. 변곡점이 9.3 년마다 일어나므로 이 운동의 한 주기는 대략 8.6 년 (18. 612958 년) 이 됩니다.

이런 미세한 변동을 계산하려면 <그림 12> 에서 사용한 Mean (평균) 수치를 나타내는 프로그램으로는 알 수 없고, True (표준) 수치를 계산하는 프로그램을 사용해야 합니다. 따라서 <그림 12> 프로그램 중에서 세 번째 수치인 “IAU 2008 B nutation series” 를 사용해서 2010~2030 년간의 자전축 기울기 변동내역을 출력해 보았습니다. 아래 도표의 수치는 “23° 26’ 은 생략하고 “초각” 단위만 기재한 것입니다.

<그림 22 2010~2030 년간의 지구자전축 기울기 변동내역. 23° 26’ 는 생략. 초각 단위만 기재.

   출처 : PHP Science Labs. neoprogrammics.com / IAU 2008 B nutation series / True 수치>

도표 보시면 2007 / 2018 / 2025 년에서 추세변화가 일어나며, 변동폭은 각각 21. 218 초 및     11. 241 초 입니다.
(26. 107 – 04. 889 = 21. 218 초. 18. 240 – 06. 699 = 11. 241 초). 정말 일반 각도기로는 잴 수도 없는 수치입니다.



<그림 23 2010~2030 년간의 지구자전축 기울기 변동으로 추정한 단기추세 변동주기>

위 그림은 <그림 22> 결과로 추정한 단기추세 변동주기입니다. 2010~2030 년의 20년간 수치를 출력해서 계산한 결과는 9. 0 년이 되었습니다. 아래 단락에서 보시게 될 실제의 단기변동 주기는 18. 612958 년이며, 추세변화 변곡점은 그의 반인 9. 306479 년입니다. 단지 20 년간의 수치로 계산한 결과치고는 예상보다 실제와 가깝게 나왔습니다. 3 년 후인 2018년과 10 년 후인 2025년에는 반드시 각도기 하나 들고, 북극에 가서 정말로 자전축 기울기가 늘어나고 줄어드는지 재 봐야겠습니다.

    2. 장동 및 그 원인 달의 교점운동

이 같이 지구자전축 기울기가 9. 3년 동안 10~25초 사이에서 감소 또는 증가하며 한 주기가 18.6 년 밖에 되지 않는 미세변동 현상을 장동 (章動 Nutation) 이라 부릅니다.

장동은 태양 및 달이 지구에 미치는 중력 때문에 지구자전축이 세차운동궤도를 따라 작은 타원을 그리면서 진행하는 현상입니다. 자전축이 작은 타원을 그리지만 자전축 자체 또한 앞으로 진행하므로, 그 궤적을 그리면 둥근 톱니바퀴 모양이 됩니다.

<그림 24 장동 (Nutation) 현상.

출처 : 지구그림 : illustrativemathmatics.org / 운동그림 : en.wikipedia.org. 추가 및 편집>

위 그림에서 붉은 색 둥근 톱니바퀴 모양이 장동궤적이며 세부사항은 아래와 같습니다.

      • 둥근 톱니바퀴의 한 주기 : 6,798. 3835 일

                                 = 18. 612958 년 (1년 = 365. 25일)



      • 세차운동 한 주기에서 둥근 톱니바퀴의 개수 : 약 1,385 개

        (세차운동 한 주기 25,772 년 / 둥근 톱니바퀴의 한 주기 18. 612958 년

         = 약 1,385 개)

장동의 원인은 우리 이웃 천체들의 상호중력 작용 때문입니다. 아래 두 가지 그림 보십시오.



<그림 25 지구와 달의 공전궤도. 출처: das.uchile.cl. 추가 및 편집>

위 그림은 지구와 달의 공전궤도 입니다. 달의 지구공전궤도 평면 (백도면) 은 지구의 태양공전궤도 평면 (황도면) 과 5. 14° 경사를 이루고 있습니다. 또한 자세히 보시면 달 궤도는 지구의 태양 공전궤도와 두 지점에서 만나는 것이 보입니다. 이 점들을 달의 교점 (Lunar Node) 라 부릅니다. 달이 지구공전궤도를 북에서 남으로 교차하며 내려가는 지점을 강교점 (降交點 Desending Node) 이라고 부르고, 그 반대편을 승교점 (昇交點 Ascending Node) 이라 합니다.



<그림 26 달의 교점운동. 출처 : astrobob.areavoices.com. 추가 및 편집>

<그림 26> 은 지구를 중심으로 황도와 백도를 그린 것입니다. 황도와 백도는 두 교점에서 만납니다. 강교점일 때는 태양–달 –지구 순서로 정렬되어 태양과 달이 지구에 미치는 중력이 최대가 됩니다. 따라서 지구자전축은 태양 쪽으로 최대로 눕게 됩니다. 만일 강교점부터 시간이 진행된다면, 이곳에서 승교점으로 진행되면서 태양과 달이 지구에 미치는 중력도 점점 줄어들어 자전축은 점점 일어서며 승교점에서 최대로 똑바로 세게 됩니다.

이 같은 달의 교점운동이 장동의 직접적 원인입니다. 따라서 위에서 말씀 드린 장동궤적 1 주기는 바로 달의 교점운동의 1 주기와 일치합니다. 그러나 달의 지구공전 주기에도 삭망월과 항성월이 있듯이, 달의 교점주기도 기준에 따라 두 가지로 구별됩니다.

      • 황도 백도상 교점위치 기준 (장동 1 주기) : 6,798. 3835 일 = 18. 612958 년

      • 먼 항성 기준 (달의 항성월과 같은 개념) : 6,793. 4771 일 = 18. 599525 년

달의 지구공전 주기와 마찬가지로 항성을 기준한 교점주기가 황도 백도상 교점위치를 기준으로 한 것보다 조금 짧습니다. 그런데 여기서는 지구자전축 기울기 변화의 단기적 원인인 장동 1 주기를 알아보는 것이므로, 황도 백도 자체의 교점위치를 기준으로 한 18. 612958 년을 지구자전축 기울기의 단기변화 1 주기로 보아야 합니다.



<그림 27 실제의 장동궤적과 세차운동 궤적>

위 그림은 지구자전축이 실제로 그려가는 장동타원 궤적을 나타낸 것입니다. 지난 칼럼에서 올려드린 달의 지구공전궤도 그림을 편집했습니다. 세차운동이 없다면 지구자전축은 그림의 맨 오른쪽 원형 같은 장동타원만을 그릴 것입니다.

그러나 장동타원 중심자체도 세차운동에 따라 이동합니다. 따라서 지구자전축의 실제 운동궤적은 물결 또는 둥근 톱니모양이 되며, 이 형태가 세차운동의 실제궤적입니다. 지구자전축이 그림에서 보시는 장동타원 한 개를 완성하는데 18. 612958 년이 걸리며, 이 같은 장동타원이 1,385개 그려지면 세차운동 한 주기인 25,772 년이 흐르게 됩니다.

장동현상은 영국의 James Bradley (브래들리 1693~1762) 가 1728 년에 처음 발견했으나 당시엔 이 현상을 설명할 수 없었습니다. 이후 Bradley 는 장동 한 주기인 18. 6 년 동안의 변화를 관측하고 최초발견 20 년 후인 1748 년에 공식 발표합니다. 이 분의 또 다른 중요한 업적으론 장동 발견 직전 1727 년에 발표한 광행차 (光行差 Aberration of Light) 입니다.   이런 업적으로 핼리혜성으로 유명한 Edmond Haley (1656~1742) 사망 후인 1742 년에 Haley 의 뒤를 이어 종신 왕실천문학자 (Astronomer Royal) 가 되었습니다.

Bradley 가 장동현상을 처음 발견한 1728 년에 우리나라는 뭘 하고 있었을까요 ? 아쉽게도 이 해는 이인좌의 난 (李麟佐亂) 이라는 반란이 일어나 나라가 시끄러울 때였습니다. 4 년전에 즉위한 영조 (英祖 재위 1724~1776) 의 정통성을 부정하고 다른 임금을 세우려는 반란입니다. Bradley 가 종신 왕실천문학자가 된 1742 년에는 영조가 공정한 인사정책인 탕평책을 알리기 위해 탕평비 (蕩平碑) 를 세웠다고 합니다. 극심한 당쟁을 극복하려 한 영조와 개혁에 앞장선 정조 (正祖 재위 1776~1800) 의 노력이 그 다음 시대에도 지속되었다면, 지금쯤 우리도 과학강국이 되어있을지 모른다는 상상을 해 봅니다.

   3. 장동이 章動 인 이유

장동의 영어표기인 Nutation 은 앞뒤로 끄덕이는 진동을 뜻하므로, Nutaion 이 자전축 진동이란 의미로 추정할 수는 있습니다. 그런데 우리말 용어인 장동에 쓰인 한자 “장 (章)” 은 문장 (文章), 도장 (圖章), 창세기 1장 1절 (1章 1節) 등에 쓰이는 한자입니다. 도대체 이런 한자가 천체현상과 무슨 관련이 있는지 궁금해서 한자사전을 찾아보았더니, 의외로 “19년 기간” 이란 뜻도 있었습니다. 장 (章) 글자가 19 년이란 뜻으로 사용된 용례는 장동 말고는 찾을 수 없었습니다.

장동을 한자 뜻대로만 해석하면 19년 기간 동안의 운동이 됩니다. 자전축 기울기 단기변동 주기는 18. 612958 년이므로, 장 (章) 글자가 이 천체현상에 사용된 이유가 짐작됩니다. 지금은 거의 사용되지 않은 한자 뜻으로 용어가 만들어진 것으로 보아, 장동 (章動) 용어는 아마 19세기 중반 서양학문이 중국으로 수입될 때 만들어진 것 같습니다. 일본도 중국용어를 사용하면서 우리나라에 들어오게 되지 않았을까 추정합니다. 지금도 중국 일본 모두 같은 용어를 사용합니다.

    4. 태양계삼형제 행운의 숫자 18 또는 19

태양 지구 달의 세 개 천체 운동과 관련해서 장동처럼 한 주기가 18~19년인 현상 두 가지를 소개 드립니다. 지난 Astro News 에서 한 번 언급 드렸던 사항입니다. 장동이나 아래 두 가지 사항이나 모두 세 천체의 상호 중력작용 때문에 생기므로 서로 연관성은 있다고 할 수는 있습니다. 그러나 비록 장동과 주기가 비슷하더라도 아래 두 가지 사항은 장동과 직접적으로 관련된 사항이 아닙니다.

     a) 메톤 주기 (Meton / Metonic Cycle) :

        • 19 년 또는 235 삭망월 (235 x 29.53059 = 6,939. 6887 일).

     지구에서 관측할 때 달이 같은 위상으로 돌아옴.



      • 예) 2015 년 양력 1월 1일은 음력 11월 11일 인데,

            19 년 후인 2034 년 양력 1월 1일도 음력 11월 11일 이고,

            38 년 후인 2053 년 양력 1월 1일도 음력 11월 11일임.

      • 따라서 양력날짜와 음력날짜가 같아지는 19 년 주기의 생일을

         기념할 수도 있음. (만 19세/ 38세/ 57세/ 76세/ 95세/ 114세/ 133세 등)

   b) 사로스 주기 (Saros Cycle) :

        • 약 18년 11일 또는 223 삭망월 (223 x 29.53059 = 6,585. 3215 일).

          태양 지구 달이 공전궤도에서 같은 위치로 돌아옴.


        • 예) 어떤 시점, 어떤 위치에서 일식이 일어나면, 다음 일식은 18년 11일 후임.

          (Astro News Serial No 10. 1^st issue of Aug. 2012 참조)

V. 세월 따라 길 따라

(1) 2015 년 – Egypt 둘레길

이 칼럼 첫 번째 단락에서 Tropic of Cancer 단어 뜻은 어떤 시점에서 하지 때 북회귀선 위에서 태양을 보니 게자리로 돌아와 있다는 의미라고 말씀 드렸습니다. 물론 낮에 하늘을 올려다 봐야 보이는 별자리는 전혀 없겠지만, 까마득한 옛날부터 태양이 머무는 별자리에 대한 기록은 많이 있습니다. 아마 일출직전이나 일몰직후의 별자리로 추정했을 겁니다.

그런데 지금은 하지에 태양이 머무는 곳이 게자리가 아닙니다. 이런 이유는 당연히 세차운동 때문입니다. 따라서 하지에 태양이 게자리에 머무는 시점이 바로 Tropic of Cancer 단어가 만들어진 시점이며, 동시에 북회귀선이란 개념이 태어난 시기가 됩니다.

사실 어떤 시대의 특정지역에서 관측할 때 하지에 태양이 게자리에 머문다면, 그 때는 지구의 어떤 위치에서 봐도 태양은 게자리로 돌아와 있습니다. Tropic of Cancer 의미는 단순히 “게자리로 돌아온다” 는 뜻이므로 북회귀선이 지리적 개념이 아니라, 시간적 개념이라고 생각될 수도 있습니다.

그러나 Ptolemy (AD 90~168) 의 세계지도에 Tropic of Cancer 는 물론, 남회귀선인 Tropic of Capricorn 까지 표시된 것을 보면, 이 단어가 시간개념이 아니라 처음부터 특정위도를 말하는 지리적 개념으로 사용되었다고 보아야 합니다. Ptolemy 세계지도는 동서양을 막론하고 적도와 그 남쪽 일부가 표시된 지도 중에서 현존하는 가장 오래된 지도입니다

그러면 Tropic of Cancer 용어가 처음 만들어진 시점은 언제일까요 ? 위 단락들에서 시대가 변함에 따라 북회귀선 위치도 변동된다고 말씀 드렸습니다. 비록 큰 차이는 아니지만 관측시점에 따라 위치가 바뀐 북회귀선 위에서 태양을 관측해 보겠습니다. 또한 황도가 고정되어 있다면 어느 시대 하지 때의 황도경사각 = 지구자전축 기울기 = 그 때의 태양 적위 = 그 때의 북회귀선 위도이므로, 북회귀선 위치는 <그림 12> 에서 사용한 PHP Science Labs 프로그램으로 찾아보겠습니다.

아래는 Egypt 를 지나는 북회귀선에서 2015년 하지 6월22일의 태양 남중시각에 바라본 하늘입니다. 관측지점 경도는 E 30° 로 정했습니다. 서울경도는 E 126° 58’ 1” (한국천문연구원 자료) 이므로 E 30° 지역과는 약 6 시간 30분 차이입니다. 기타 세부내역은 오른쪽 그림을 참조하시기 바랍니다.



<그림 28 2015년 하지 6월22일 시점의 Egypt 북회귀선상 관측결과. Egypt 시간.

출처 : Stellarium 화면. 기타자료 PHP Science Labs. neoprogrammics.com>

위 그림 보시면 북회귀선상에서 태양이 남중한 시각이므로 태양고도는 약 90° 가 됩니다. 그러나 하지인데도 태양은 게자리 근처에도 가지 않고 황소와 쌍둥이자리 사이에 보입니다. 2015 년만 생각한다면 북회귀선이 Tropic of Cancer 가 될 수는 없겠지요.

(2) 다른 시대엔 다른 길로

세차운동 한 주기는 25,772 년이며 2분 2지점 모두 매년 서쪽으로 이동합니다. 따라서 태양이 2015 년 위치에서 게자리 쪽으로 가려면, 별자리를 배경으로 태양이 동쪽으로 이동하는 것이며 이는 과거로 돌아가는 것을 의미합니다. 황도 12궁 범위를 평균 30° 씩이라고 가정하면 2분 2지점이 한 별자리를 건너는데 2,147 년이 걸립니다 (25,772 년 / 12 궁 = 2,147 년).

위 그림을 자세히 보시면, 2015 년의 태양이 게자리 중심부로 가기 위해서는 별자리 두 개 정도는 건너 뛰어야 할 것 같습니다. 2015년을 기준으로 한 개 별자리를 건너뛰면 BC 132 년이 되고, 두 개를 건너면 BC 2279 년이 됩니다. 그런데 BC 132 년과 별 차이 없는 BC 240 년경은 Eratosthenes 가 인류최초로 지구둘레를 측정한 때 입니다. 이 사실은 비록 게자리와는 아무런 상관 없으나, 북회귀선과는 관련됩니다. 아래에선 BC 132 년 대신 BC 240 년 및 BC 2279 년 두 개 하늘을 살펴보겠습니다.

PHP Science Labs. 프로그램으로 출력한 북회귀선 위치 (각 년도 하지 때의 황도경사각 = 지구자전축 기울기) 는 아래와 같습니다. 하지는 2015 년 날짜인 6월 22일로 간주했습니다.

      • 2015    년 6/22 Mean 수치 : 23° 26' 14. 206" (23. 4372795831°)

      • BC 240 년 6/22 Mean 수치 : 23° 43' 26. 770" (23. 7241026763°)

      • BC 2279 년 6/22 Mean 수치 : 23° 57' 08. 565" (23. 9523792379°)

위의 시대별 북회귀선 위치를 Egypt 지역에 표시해 보았습니다. E 30° 와 각 시대 북회귀선인 녹색 청색 적색 굵은선이 교차하는 지점이 관측위치입니다. 과거의 북회귀선 위치는 2015 년과 구별을 위해 간격을 조금 넓게 그렸습니다.



<그림 29 2015 / BC 240 / BC 2279 년의 북회귀선 위치>

(3) BC 240 년 – Syene 우물 가는 길

북회귀선의 가장 기본적 개념은 하지 때 북회귀선 위에선 태양의 남중고도가 90° 라는 것입니다.

따라서 어떤 시대의 북회귀선 위에서 하지의 태양이 남중한다면 그 순간에는 그림자가 생기지 않을 것입니다. Eratosthenes (에라토스테네스 BC 276 ~ BC 194) 가 지구둘레를 측정할 때 이 개념을 이용했습니다. .

이 분은 궁수자리 칼럼에서 한 번 언급 드린 적이 있는데, 출생관련 내용에 오류가 있어 수정해 놓았습니다. Eratosthenes 는 Cyrene (시레네) 에서 태어났는데, 이곳은 현재 Egypt 서쪽국경 넘어 Libya (리비아) 영토입니다. 그리이스에 유학한 후, Egypt 로 돌아와 Alexandria 왕실 도서관에서 근무했습니다. 여기서 일할 때 한가지 눈이 번쩍 뜨이는 사실을 알게 됩니다. Egypt 남부엔 Syene (시에네) 라는 마을이 있는데, 하지 때 태양이 남중하면 우물아래까지 태양원반이 비친다는 사실입니다. 이 현상은 하지 때 Syene 에서의 태양 남중고도가 90° 란 의미이며, 이곳이 바로 그 시대의 북회귀선이 됩니다.

Syene 의 정확한 위도만 안다면 PHP Science Labs. 프로그램으로 Syene 우물에 태양이 비치던 시기를 추정할 수 있습니다. Syene 의 현재 지명은 Aswan 입니다. 아래 그림 오른쪽 도표에 Aswan 위도 및 BC 240년 당시 북회귀선 위도를 적어 드렸습니다. 또한 <그림 14> 부분에서 계산한 것처럼, 위도 0.438” 는 길이로 14. 5 미터이므로 두 지역 위도차이로 계산하면 Syene 마을과 BC 240 년경 북회귀선 사이 거리는 42. 76 km 입니다.



<그림 30 BC 240 년 하지 6월22일 시점의 Egypt Syene (Aswan) 에서의 관측결과. Egypt 시간.

출처 : Stellarium 화면. 기타자료 PHP Science Labs. neoprogrammics.com>

위 그림 보시면 BC 240 년 북회귀선 위치와 Syene 는 위도상 42. 76 km 떨어져 있는데도 하지 때 태양남중고도가 거의 90° 인 89. 5° 가 나옵니다. 남중고도 89. 5° 이면 시직경이 30~31’ (약 0.5°) 인 태양원반이 우물의 완전히 정중앙은 아니겠지만, 그래도 우물 안에는 들어갈 것으로 생각됩니다.

그러면 북회귀선이 위도 24° 05’ 15” 인 Syene (Aswan) 을 통과할 때는 몇 년도인지 궁금해집니다. 그 때 하지의 태양 남중시각이야말로 Syene 우물이 태양원반을 “정중앙” 에 품는 순간이기도 합니다. PHP Science Labs. 프로그램으로 출력하면 BC 3802 년이 나옵니다. 아래 그림은 BC 3802년 6월 22일의 지구자전축 기울기 또는 그 때의 북회귀선 위도가 Syene 위도와 같은 24° 05’ 15” 임을 나타냅니다.

<그림 31 BC 3802 년 하지 6월 22일의 황도경사각 (= 지구자전축 기울기 = 그 때의 북회귀선 위도).

출처 : PHP Science Labs. neoprogrammics.com>

아래 그림은 BC 3802 년에 Syene 를 지나는 북회귀선을 표시한 것입니다. 먼 옛날이라 북회귀선이 지금보다 많이 북쪽으로 올라와 있습니다. 오른쪽은 Eratosthenes 의 지구둘레 측정방법을 요약한 것입니다. 학생 때 배우신 것 기억나시도록 같이 올려 드립니다.

<그림 32 왼쪽 : BC 3802 년에 Syene 를 지나는 북회귀선 및 Alexandria 위치.

오른쪽 : BC 240 년경 Eratosthenes 의 지구둘레 측정방법>

(4) BC 2279년 – 해를 품은 해 (蟹)

<그림 30> 에서 보신 것처럼, Eratosthenes 가 지구둘레를 재던 BC 240 년 하지에도 태양은 아직 쌍둥이자리와 게자리 중간쯤에 있습니다. 이 모습으로는 Tropic of Cancer 용어가 생기기 어려울 듯 보입니다. 이제는 한 발짝 더 과거로 가 보겠습니다.



<그림 33 BC 2279 년 하지 6월22일 시점의 Egypt 북회귀선상 관측결과. Egypt 시간.

출처 : 위와 동일>

BC 2279 년 하지에는 드디어 태양이 게자리의 거의 중심을 관통하고, 태양 남중고도는 88.5° 입니다. 다른 연도에 비해 약 1~1.5 ° 차이가 더 납니다. 이는 위 단락들에서 말씀 드린 것처럼, 세차운동 섭동 장동 등 영향으로 황도변동과 천구의 적도 변동이 상쇄되어 태양 적위가 줄어든 것으로 보입니다. 하여간 BC 2279 년 시점에서 위도 N 23° 57' 를 Tropic of Cancer 또는 태양이 하지 때 게자리로 돌아오는 선으로 부른다 해도 반박할 수는 없을 겁니다.

게자리는 다른 황도12궁에 비해 그리 크지는 않습니다. 영역범위를 황도12궁 평균인 30° 로 본다면, BC 2279 년 하지에 태양이 게자리 중심을 통과하고 있으므로 진입시기부터 이탈시기 까지는 대략 <BC 3353 ~ BC 1206> 년이 될 겁니다. 이 기간에 북회귀선상에서 보이는 게자리는 태양의 집으로 생각될 정도로 충분히 가깝습니다. (25,772 년 / 12 궁 = 2,147 년. 2,147 년 / 2 = 1,073.5 년. BC 2279 + 1,073.5 년 = BC 3352.5 년. BC 2279 – 1,073.5 년 = BC 1205.5 년).

만일 게자리 영역을 두 배인 60° 로 확대한다면 하지 태양의 게자리 진입 및 이탈이 BC 4426 ~ BC 132 년 정도가 됩니다. 그러나 이 시대 하지의 낮하늘은 BC 240 년처럼 Tropic of Cancer 라 부르기엔 무리가 있으므로 Tropic of Cancer 란 용어가 생긴 때는 BC 3353 ~ BC 1206 년 사이가 적당할 것 같습니다. 문제는 범위가 2,000 년 이상이라 시기를 특정하기 어렵다는 것입니다.

개인의견으론, BC 3353 ~ BC 1206 년의 Egypt 역사 중에서 북회귀선 개념이 만들어진 가장 가능성 있는 시대는 Egypt 의 신왕조시대 초반기인 <BC 1550 ~ BC 1323 년경> 이라고 생각합니다. 많이 들어보셨을 Hatshepsut Akhenaten Tutankhamum 등이 이 시대 왕들입니다. Akhenaten 왕 시대에 잠시 종교변경으로 인한 혼란은 있었으나, 전체적으로 보면 외적의 침입에 시달리던 이전 시대에서 벗어나 Thebe (테베) Mempis (멤피스) 등 도시기초가 형성되며 Egypt 문화가 다시 부흥하던 때 입니다. (합세수트 BC 1508 ~ BC 1458 / 아케나튼 BC 1353 ~ BC 1336 / 투탕카문 BC 1332 ~BC 1323).

BC 1550 ~ BC 1323 년경의 Egypt 에서 “하지 때 태양이 게자리로 돌아오며 머리 위에서 비치는 북쪽 한계선” 이란 개념이 처음 만들어진 다음, 그리이스로 전달되어 “게자리로 돌아오다” 라는 용어가 생긴 것으로 보입니다. 로마시대가 되자 그리이스어 용어가 “Tropic of Cancer” 라는 라틴어로 정착되었고, 이후 지금까지도 이 용어가 사용됩니다. 이렇게 본다면 Tropic of Cancer 의 주인공 “게” 나이는 적어도 3,500 살이 넘게 됩니다. 어떤 종류 게 인지 몰라도 엄청 오래 살고 있습니다.

게자리기원 알아보기 전에 워밍업 삼아 북회귀선 둘레길 좀 걸어보려 했는데, 꾸물거리다가 벌써 날이 저물었습니다. 잠시 쉬었다가 다음호에서 다시 말씀 드립니다.

처음 단락에서 보셨던 “완화삼” 에 화답한 시가 박목월 시인의 “나그네” 라고 합니다. 또 다시 돌아올 따뜻한 봄날에, 출렁이는 밀밭 사이 잔잔한 저녁 노을 생각하며 이번 칼럼 마무리 하겠습니다. 편안하고 즐거운 연말 되십시오.

                         강나루 건너서 밀밭 길을

                         구름에 달 가듯이 가는 나그네

                         길은 외줄기 남도 삼백리

                         술 익는 마을 마다 타는 저녁 놀

                         구름에 달 가듯이 가는 나그네

VI. 참고문헌

(1) PHP Science Labs. (인터넷사이트)

   1. 주소 : neoprogrammics.com

   2. 홈페이지 표지

<그림 34 PHP Science Labs.>

(2) Oblique and Precession for the last 5,000,000 Years (논문)

1. 저자 : A.L. Berger
2. 게재 : Astronomy and Astrophysics Vol 51 (1976) p. 127~135. .
  3. 표지 : Harvard 대학 논문집 인터넷 사이트 (adsabs.harvard.edu)


   <그림 35 Oblique and Precession for the last 5,000,000 Years>

(3) A Latin Dictionary (사전)

   1. 출판 : Oxford University at the Clarendon Press / UK / 1980

   2. 표지



   <그림 36 A Latin Dictionary >

                           <끝>

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