겨울이 되면 해가 짧아지는 이유

 겨울철에 낮의 길이가 짧아지는 이유는 지구의 자전축 기울기와 태양 주위를 도는 지구의 공전 궤도에 의해 발생하는 자연 현상입니다. 이 현상은 지구가 태양을 기준으로 어떻게 위치하고 있는지에 따라 달라지며, 계절 변화의 주된 원인입니다. 겨울에 낮이 짧아지는 이유를 이해하기 위해서는 지구의 움직임, 태양빛이 지구에 어떻게 분포하는지, 그리고 지구의 기울기가 미치는 영향을 살펴봐야 합니다.

 

1. 지구의 기울기와 자전축

지구는 완전히 수직으로 자전하지 않고, 약 23.5도 기울어진 상태에서 자전하고 있습니다. 이 기울기는 지구의 자전축에 해당하는 가상의 선이 북극과 남극을 연결하는 선인데, 이 기울기가 바로 계절의 변화, 즉 낮과 밤의 길이를 변화시키는 원인입니다. 지구가 자전축을 기울인 채로 태양 주위를 돌기 때문에, 태양의 빛이 지구의 여러 지역에 다른 각도로 도달하게 됩니다.

만약 지구의 자전축이 수직이라면, 계절의 변화가 없고 하루의 길이는 일정할 것입니다. 그러나 지구의 자전축이 기울어져 있기 때문에, 태양의 빛이 북반구와 남반구에 다른 양으로 도달하면서 계절이 변화하고, 이에 따라 낮과 밤의 길이도 달라집니다.

2. 지구의 공전과 계절 변화

지구는 태양을 중심으로 공전하는데, 그 궤도는 거의 원형에 가깝지만 약간 타원형입니다. 그러나 지구가 태양을 돌면서 계절이 변화하는 주된 이유는 지구의 자전축 기울기 때문입니다. 지구가 태양을 공전하면서, 태양의 빛이 지구에 도달하는 각도와 양이 시간이 지남에 따라 변화합니다.

겨울철에는 북반구가 태양에서 가장 멀어지면서, 북극은 태양을 향해 기울어지지 않고 태양에서 멀어지게 됩니다. 이로 인해 북반구는 낮이 짧아지고 밤이 길어지는 겨울을 겪게 됩니다. 반면 남반구는 이 시기에 태양을 향해 기울어져 있기 때문에 여름철을 맞이합니다.

3. 겨울에 낮이 짧아지는 이유

북반구에서 겨울이 시작되는 12월, 북극은 태양에서 가장 멀리 기울어져 있습니다. 이때, 태양의 빛이 지구에 도달하는 각도가 낮아지며, 빛은 지구 표면에서 넓은 지역에 걸쳐 퍼지게 됩니다. 또한, 태양의 빛이 대기를 통과하는 거리가 길어지기 때문에, 대기에서 산란되는 빛의 양이 많아져 실제로 지표면에 도달하는 태양의 에너지는 적어집니다. 결과적으로, 태양은 하늘에서 낮게 떠 있고, 그로 인해 겨울철에는 낮이 짧고 밤이 길어지게 됩니다.

특히 북반구의 고위도 지역에서는 겨울철에 태양이 아예 지평선 위로 떠오르지 않는 경우도 발생합니다. 북극권에서는 '극야' 현상이 나타나는데, 이때는 해가 지평선 위로 올라오지 않으며, 지속적인 어두운 밤이 계속됩니다.

4. 위도에 따른 낮과 밤의 차이

지구에서 낮과 밤의 길이는 위도에 따라 차이가 납니다. 적도 부근에서는 겨울에도 여름과 비슷한 길이의 낮과 밤을 경험하지만, 북극이나 남극 근처에 가까워질수록 계절에 따른 낮과 밤의 길이 차이가 커집니다. 예를 들어, 북극권(66.5도 북위)에서는 겨울철에 해가 뜨지 않는 극야가 발생하고, 여름철에는 해가 지지 않는 백야 현상이 나타납니다.

반면 적도 근처에서는 계절 변화가 크게 나타나지 않습니다. 적도 지역은 낮과 밤의 길이가 거의 일정하게 유지되며, 약 12시간의 낮과 12시간의 밤이 지속됩니다. 그러나 북위와 남위가 증가할수록, 즉 극지방에 가까워질수록 계절에 따른 변화가 더 두드러지게 나타나며, 특히 겨울철에는 낮의 길이가 현저하게 짧아집니다.

5. 동지와 하계동지

겨울철에 가장 짧은 날은 북반구에서 12월 21일 또는 22일 경, 즉 동지가 될 때 발생합니다. 이 시점이 바로 북반구에서 북극이 태양에서 가장 멀어지는 시점으로, 태양의 고도가 가장 낮고, 하루 중 태양이 떠 있는 시간이 가장 짧습니다. 이후 동지를 지나면 낮의 길이가 서서히 길어지기 시작하며, 봄이 다가오게 됩니다.

남반구에서는 여름이 시작되는 시점이 동지와 일치하며, 남반구는 이때 태양을 향해 가장 기울어져 있어 가장 긴 낮을 경험하게 됩니다. 따라서 동지라는 시점은 북반구와 남반구에서 서로 반대의 계절을 의미하며, 각각의 반구는 이 시점을 기준으로 계절의 변화를 겪습니다.

6. 기온과 계절의 관계

일반적으로 겨울에는 낮이 짧아지면서 기온이 낮아지는 경향이 있습니다. 태양의 빛이 지구 표면에 도달하는 양이 적기 때문에, 태양의 에너지를 받은 지구 표면의 온도가 낮아지게 됩니다. 반면, 여름에는 태양의 빛이 더 직각에 가깝게 지구 표면에 도달하여 온도가 상승합니다.

하지만 낮의 길이가 짧다고 해서 기온이 곧바로 낮아지는 것은 아닙니다. 기온은 태양의 고도, 기후 조건, 대기 상태 등 여러 요소에 의해 영향을 받기 때문에, 겨울철의 기온이 항상 일정한 것은 아니지만, 일반적으로 태양의 빛을 덜 받기 때문에 차가운 날씨가 지속됩니다.

7. 결론

결국, 겨울에 낮이 짧아지는 주된 이유는 지구의 자전축이 기울어져 있기 때문입니다. 이 기울기는 지구가 태양을 공전하는 동안, 태양의 빛이 지구의 각 지역에 다르게 도달하게 만듭니다. 겨울에는 북반구가 태양에서 멀어지면서 태양이 하늘에서 낮게 떠 있고, 빛이 지구에 도달하는 시간이 짧아지기 때문에 낮이 짧고 밤이 길어집니다. 반대로 여름에는 북반구가 태양을 향해 기울어지며 태양이 하늘에서 높게 떠 있고, 낮이 길어집니다. 이러한 현상은 지구의 기울기와 공전이 결합된 결과로, 지구상의 계절 변화와 기후를 이해하는 중요한 요소입니다.