조수는 어떻게 작용할까?

조수는 어떻게 작용할까?

바다에 가본 적이 있거나 해안선 근처에 살았던 적이 있다면 바다가 해안선을 기준으로 어떻게 앞뒤로 움직이는지 알아차렸을 것입니다. 이러한 움직임은 바다의 조수이며 태양과 달 사이의 중력이 지구에 미치는 영향의 직접적인 결과입니다. 전반적으로 지구의 조수를 생성하는 세 가지 주요 요인은 달, 태양, 지구의 자전입니다. 이 세 가지 요소가 어떻게 상호 작용하여 조석을 유발할까요?

바다는 어떻게 움직일까요?

지구가 태양 주위를 공전하듯이 달도 지구 주위를 공전합니다. 지구는 달보다 훨씬 크며 달에 강한 중력을 가합니다. 이 중력은 달을 궤도에 유지하지만 달에도 지구에 영향을 미치는 중력이 있습니다. 지구에 비해 달의 중력은 작지만 눈에 띄는 변화를 일으킬 만큼 강합니다. 또한 달은 타원 궤도를 그리며 지구를 공전합니다. 따라서 지구와 달 사이의 거리는 달의 위치에 따라 달라집니다. 때로는 거리가 좁고 때로는 더 큽니다. 달의 중력은 가장 가까운 지점에서 가장 강하고 가장 먼 지점에서 가장 약합니다. 지구와 달 사이의 중력 변화는 조수를 만듭니다. 사실 이 중력을 조석력이라고 합니다. 우리는 지구가 구형이라고 생각하지만 달의 중력은 지구를 약간 타원형으로 늘립니다. 단단한 지면에서 이러한 지구 모양 왜곡은 무시할 수 있습니다. 그러나 물은 액체이기 때문에 그 효과는 바다에서 더 두드러집니다. 달의 중력은 지구에 두 개의 돌출부를 만듭니다. 하나는 달 바로 아래에 있고 다른 하나는 지구의 반대편에 있습니다. 만조는 이 두 돌출부에서 발생합니다. 나머지 행성은 밀물과 썰물을 경험합니다. 지구가 자전하면서 만조와 간조의 위치가 바뀌어 바다가 앞뒤로 움직입니다. 달의 중력과 지구의 자전 외에도 태양의 중력도 지구의 조석에 영향을 미칩니다. 달과 태양이 지구를 기준으로 일직선이 되면 그들의 결합된 중력이 매우 만조를 만듭니다.

다른 행성의 기조력

지구와 달 사이의 중력 관계는 태양계에서 고유하지 않습니다. 지구는 표면에 액체 상태의 물이 있는 유일한 행성이지만 조석력을 경험하는 유일한 행성은 아닙니다. 외부 태양계에는 목성과 토성의 위성이 있습니다. 지구의 달과 마찬가지로 목성과 토성의 달은 타원 궤도에서 부모 행성을 공전합니다. 가스 거인의 극도의 중력은 달을 끌어당겨 타원형으로 늘립니다. 달을 때리는 중력의 크기는 모행성으로부터의 거리에 따라 달라집니다. 위성이 행성을 공전할 때 앞뒤로 늘어나거나 압축됩니다. 목성의 얼음 위성 유로파에서 이러한 기조력은 목성의 내부에 흥미로운 영향을 미칩니다. 유로파는 대부분 물의 얼음으로 구성되어 있으며 달의 점진적인 잡아당김은 핵에 막대한 마찰을 일으킵니다. 이 마찰로 인한 열은 표면 아래의 얼음을 녹여 방대한 액체 상태의 바다를 만듭니다. 토성의 얼음 위성인 엔셀라두스의 경우에도 정확히 동일한 과정이 발생하고 동일한 결과가 나타납니다. 지구는 여러 면에서 독특하지만 조석력을 경험하는 유일한 세계는 아닙니다.