계절이 바뀌는 이유

우리가 사는 지구에는 봄, 여름, 가을, 겨울이라는 뚜렷한 계절 변화가 있습니다. 봄이 되면 꽃이 피고 날씨가 따뜻해지며, 여름에는 강한 햇볕과 더운 날씨가 이어집니다. 가을이 오면 서늘한 바람과 단풍이 물들고, 겨울에는 기온이 크게 떨어져 눈이 내리기도 합니다. 하지만 한 가지 궁금한 점이 있습니다. 왜 지구에는 이렇게 계절이 바뀌는 걸까요? 많은 사람들이 계절 변화가 태양과 지구 사이의 거리 때문이라고 생각하지만, 사실 그 이유는 전혀 다릅니다. 계절이 생기는 데에는 지구의 공전과 자전축의 기울기, 그리고 태양광의 각도 변화가 결정적인 역할을 합니다. 그렇다면 이 과정이 어떻게 이루어지는 하나씩 살펴보겠습니다. 

1. 지구의 공전과 태양의 위치 변화

지구는 태양을 중심으로 1년에 한 바퀴씩 공전합니다. 이 공전 궤도는 거의 원에 가까운 타원형으로, 평균적으로 1억 4,960만 km 정도의 거리입니다. 계절이 바뀌는 이유가 지구와 태양 사이의 거리 변화 때문일 것이라고 생각하지만 사실 이것은 큰 영향을 주지 않습니다.

지구가 태양과 가까워질 때(1월 초, 근일점)와 멀어질 때(7월 초, 원일점)의 거리 차이는 약 500만 km 정도로, 이는 전체 거리의 약 3%밖에 되지 않습니다. 따라서 태양과의 거리 변화보다는 다른 요인이 계절 변화에 훨씬 더 큰 영향을 줍니다.

지구는 일정한 속도로 움직여 약 365.25일에 태양을 한 바퀴를 돕니다. 그런데 지구의 공전 궤도에서 태양의 위치는 매일 조금씩 달라집니다. 그래서 우리에게 도달하는 태양빛의 양과 각도가 변하죠. 이것이 계절 변화의 중요한 원인 중 하나입니다.

태양이 하늘에서 차지하는 위치는 1년 동안 계속 변하는데, 예를 들어 여름에는 태양이 더 높이 떠 있고, 겨울에는 낮게 위치합니다. 이는 곧 태양광이 지표면에 닿는 각도에 영향을 미치고, 이에 따라 같은 지역이라도 계절에 따라 따뜻하거나 추운 날씨를 경험하게 됩니다. 하지만 단순히 태양의 위치 변화만으로는 계절 변화가 완전히 설명되지 않으며, 다음으로 중요한 요소인 지구 자전축의 기울기가 결정적인 역할을 합니다.

2. 지구 자전축의 기울기와 태양광의 각도 차이

지구는 자전하면서 공전하는데, 지구의 자전축은 단순히 똑바로 서 있는 것이 아니라 약 23.5도 기울어져 있습니다. 이 기울기가 바로 계절이 생기는 가장 중요한 이유입니다. 만약 지구의 자전축이 기울어져 있지 않고 완전히 수직이었다면, 태양빛은 항상 같은 각도로 지구에 도달했을 것입니다. 그 결과, 1년 내내 날씨가 비슷하게 유지되고 뚜렷한 계절 변화가 없었을 것입니다. 하지만 현재 지구의 자전축이 기울어져 있기 때문에 공전하는 동안 태양빛이 각 지역에 도달하는 방식이 달라지며 계절이 생깁니다. 손전등을 바닥에 수직으로 비출 때 빛이 한 곳에 집중되면서 밝고 강하게 비춰집니다. 이와 비슷하게, 여름에는 태양이 하늘에서 높이 떠 있기 때문에 햇빛이 거의 수직으로 내려오고, 지표면에 강한 에너지를 전달합니다. 그래서 더운 날씨가 됩니다. 반대로 손전등을 비스듬히 비출 때 빛이 넓게 퍼지고 약해집니다. 겨울에는 태양이 낮게 떠 있어 햇빛이 비스듬하게 들어옵니다. 이 때문에 태양 에너지가 넓은 지역에 퍼져서 전달되고, 열이 덜 집중되므로 날씨가 추워집니다.

 

 

지구의 북반구가 여름(6월~8월)에는 태양을 향해 기울어져 있어 태양빛이 더 직접적으로 내리쬡니다. 태양광이 지표면에 강하게 닿아 날씨가 더워지고, 낮이 길어집니다. 반면 겨울(12월~2월)에는 북반구가 태양에서 멀어지는 방향으로 기울어져 있어 태양빛이 비스듬하게 들어오게 됩니다. 그 결과 태양에너지가 약하게 전달되고, 기온이 낮아지며, 낮의 길이가 짧아집니다. 이와 반대로 남반구에서는 정반대의 계절이 나타납니다. 북반구가 여름일 때 남반구는 겨울이고, 북반구가 겨울일 때 남반구는 여름이 됩니다. 이런 계절 변화는 자전축의 기울기 덕분에 생기는 현상입니다. 자전축이 기울어진 덕분에 특정 지역이 태양을 더 오래 그리고 직접적으로 받을 수 있는 시기가 생기고, 그로 인해 계절이 변하는 것입니다.

3. 낮과 밤의 길이 변화와 계절의 특징

자전축의 기울기에 따라 태양광이 도달하는 방식이 달라지면, 이에 따라 낮과 밤의 길이도 달라집니다. 이것이 계절의 특징을 더욱 뚜렷하게 만듭니다. 여름에는 태양이 더 높이 떠 있고, 해가 지는 시간이 늦어지기 때문에 낮이 길어집니다. 한국에서는 여름철(특히 6월 말)의 낮 길이가 약 14~15시간에 이르기도 합니다. 반면 겨울에는 태양이 낮게 떠 있고, 해가 일찍 지기 때문에 낮이 짧아지고 밤이 길어집니다. 겨울철(12월 말)에는 낮이 약 9~10시간밖에 되지 않습니다.

이런 낮과 밤의 길이 차이는 극지방으로 갈수록 더욱 극단적으로 나타납니다. 북극과 남극 근처에서는 여름에는 해가 지지 않는 ‘백야’ 현상이 나타나고, 겨울에는 해가 뜨지 않는 ‘극야’ 현상이 발생합니다. 이러한 현상은 단순히 낮과 밤의 길이만 변하는 것이 아니라, 기온과 기후에도 큰 영향을 미칩니다. 여름에는 햇빛을 받는 시간이 길어 기온이 올라가고, 겨울에는 태양빛을 받는 시간이 짧아 기온이 낮아지는 것입니다.

이처럼 지구의 자전축 기울기와 낮과 밤의 길이 변화가 맞물려 계절이 뚜렷하게 나뉘는 것이며, 우리가 경험하는 봄, 여름, 가을, 겨울은 이러한 자연의 원리에 의해 생기는 것입니다.

 

3줄요약

• 지구는 태양 주위를 돌면서 태양의 위치가 변한다.
• 지구의 자전축이 기울어져 있기 때문에 태양광이 비추는 각도가 달라진다.
• 낮과 밤의 길이 차이가 계절의 특징을 더욱 두드러지게 만든다.