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[와우! 과학] 지구 자전축이 흔들리는 3가지 이유는?

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▲ 사진설명=지구 자전축의 변화. 분홍색이 자전축의 이동 방향, 파란색은 그린란드 빙하 소실에 의한 변화, 오렌지색은 빙하기 후 지각 변화, 붉은색은 맨틀 대류에 의한 변화다. (출처=NASA/ JPL-Caltech)



지구 자전축은 태양을 기준으로 23.5도 정도 기울어져 있다. 이로 인해 중위도 지역에서는 4계절이 생기고 다양한 기상 현상이 일어난다. 하지만 지구 자전축은 각도와 방향이 항상 고정된 것은 아니다. 대략 2만6000년 정도로 주기로 자전축이 회전하는 세차운동이 일어나는데, 이는 태양과 달의 중력이 그 원인이다. 이로 인해 북극성이 주기적으로 바뀌게 된다. 흥미로운 사실은 지구 자전축이 세차운동 이외의 다른 힘으로도 움직인다는 점이다. 돌고 있는 팽이의 회전축이 조금씩 흔들리듯 지구 자전축 역시 조금씩 흔들리며 이동한다.

과학자들은 20세기 지구 자전축이 대략 10m 정도 이동했다는 사실을 알고 있다. 연간 평균 10cm 정도의 이동은 사실 지구의 크기를 생각하면 매우 작은 거리지만, 과학자들은 그 원인을 알기 위해 연구했다. 지구 자전축이 이렇게 미세하게 흔들린 이유는 지구 자체의 물질 분포의 변화가 그 원인으로 생각되고 있다. 대표적인 이유는 마지막 빙하기 이후 빙하가 사라진 지역에서 지반이 융기하면서 물질 분포가 변했기 때문이다. 이로 인해 무게 중심이 약간 이동하면서 자전축도 같이 이동한다.

하지만 미 항공우주국(NASA) 제트추진 연구소(JPL)의 수렌드라 아드히카리와 동료 과학자들은 지각 변화만으로는 관측된 이동의 1/3 정도밖에 설명할 수 없다는 사실을 발견했다. 연구팀은 20세기에 있었던 다른 질량 분포 변화를 조사했다. 그 결과 두 가지 다른 이유를 확인할 수 있었다.

첫 번째 이유는 극지방 빙하의 질량 소실이다. 그린란드 빙하의 경우 7.5조t의 질량을 잃은 것으로 추정되며 이로 인해 극지방의 질량이 바다로 분산됐다. 두 번째 이유는 맨틀의 대류에 따른 물질 분포의 변화다. 이 3가지 이유는 미세하지만, 지구 자전축을 100년간 10m 정도 이동시켰다.(개념도 참조)

물론 지구 자전축 이동은 우리의 일상생활에 영향을 미치기에는 매우 미미한 변화다. 아무리 민감한 사람이라도 지구 자전축이 흔들린다는 것을 알아챌 순 없다. 하지만 인공위성의 공전궤도나 천문 관측 등 여러 가지 분야에서 알게 모르게 영향을 미치는 요소이기도 하다. 과학자들은 지구 자전축이 얼마나 이동하고 왜 이동하는지 계속해서 연구할 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com 

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