계절이 변하는 까닭

계절이 변하는 까닭

계절이 변하는 이유는 무엇일까요? 신기하게도 지구는 겨울철에 태양에 가까이 접근하고 여름철에 태양으로부터 더 멀어집니다.(남반구는 반대) 하지만 이는 지구와 태양이 떨어져 있는 거리에 비하면 3% 정도로 매우 작은 차이이기 때문에 실제로 지구 기후에 영향을 줄 정도가 되지는 않습니다. 그렇다면 계절 변화가 일어나는 진짜 이유는 무엇일까요?

계절 변화는 지구의 자전축이 기울어져 태양 주위를 공전하기 때문에 일어나는 현상입니다. 만약 지구의 자전축이 기울어져 있지 않거나 지구의 자전축이 기울어진 채 자전만 한다면 계절의 변화는 일어나지 않을 거예요.

 

즉, 자전축의 기울기와 공전으로 인하여 태양의 고도와 시간(낮의 길이)이 달라져 계절 변화가 나타나게 되는 것이지요. 태양의 고도가 높다는 것은 햇빛이 비추는 시간도 길다는 것을 의미합니다. 

우리나라와 같은 북반구 중위도 지역에서는 1년 중 하지 때 태양이 가장 높이 올라가 하짓날의 낮 시간은 서울의 경우 약 14시간 30분 정도가 됩니다. 하지만 동짓날의 낮 시간은 약 9시간 40분밖에 되지 않는데, 이는 동지 때는 태양의 고도가 1년 중 가장 낮기 때문입니다. 춘분과 추분에는 밤과 낮의 길이가 같습니다.  

▲계절의 따른 태양의 고도 변화(출처: 에듀넷)

자 그럼, 이번에는 태양의 남중고도에 따른 계절별 기온에 대해 알아볼까요?

손전등으로 빛을 지면에 비스듬하게 비추면 직각으로 비출 때와 비교해 빛의 원모양은 커지지만 밝기는 감소하게 됩니다. 전등으로부터 나오는 빛의 양이 일정하기 때문에 단위 면적당 빛의 양은 원의 면적이 커지면 커질수록 감소하기 때문입니다.

▲빛의 각도와 단위 면적당 빛의 양 비교(출처: 에듀넷)

같은 원리로 태양의 남중고도가 높은 여름에는 일정한 면적에 도달하는 태양 에너지의 양이 많아져 기온이 높아지지만요, 태양의 남중고도가 낮은 겨울에는 일정한 면적에 도달하는 태양 에너지의 양이 줄어 기온이 낮아지게 됩니다.

 

여름에 비해 겨울에는 태양의 높이가 낮아지기 때문에 햇빛이 대기를 비스듬하게 통과하게 됩니다. 햇빛이 비스듬하게 비추면 같은 양의 햇빛이 넓은 면적으로 퍼지기 때문에 수평의 같은 면적에 비추는 햇빛의 양이 줄어들어 추워지게 되는 것입니다.

[자료출처: 에듀넷]