예화로 배우는 우주변화의 원리 | 지구에 빙하기가 찾아오는 이유는 무엇일까?- 개벽론開闢論 - 월간개벽 12월호 (1)

예화로 배우는 우주변화의 원리 | 지구에 빙하기가 찾아오는 이유는 무엇일까?- 개벽론開闢論 - 월간개벽 12월호 (1) 

 

지구에 1년이 있듯이, 우주에도 1년이 있습니다. 그리고 지구 1년에 사계절이 있듯이, 우주 1년에도 사계절이 있습니다. 지구에 사계절이 생기는 이유는 지구가 자전축이 기울어진 채로 타원형 공전궤도를 따라 태양을 공전하기 때문입니다. 그렇다면 우주의 사계절은 어떻게 생기는 것일까요? 이번 호에서는 우주 1년에서 사계절 개벽이 일어나는 자연 섭리와 그 주기를 알아보겠습니다.

빙하기가 오는 이유 지구 온난화와 행성 온난화

점점 더 강력해지는 태풍, 수개월간 불타 버린 산과 들, 그리고 가뭄과 홍수. 지금 인류는 지구 온난화로 인해 생존의 위협을 받고 있습니다. 특히 빙하가 급속히 녹으면서 수많은 지역이 바닷물 속에 잠길 거라는 어두운 전망도 나오고 있습니다.

1850년 이후 전 지구의 평균 지표 기온은 꾸준히 상승해 왔으며, 2017년 말에는 산업혁명 이전 대비 1도 이상 상승하였습니다. 이 때문에 많은 과학자들이 산업화가 지구 온난화를 가속시키고 있다고 주장하고 있습니다. 그러나 지구 온난화의 원인에 대해선 인간활동설과 자연주기설이 첨예하게 대립하고 있습니다.

자연주기설에 따르면 지구의 기후변화는 밀란코비치 주기, 태양의 흑점 활동, 엘니뇨, 화산활동, 해류의 변화 등 다양하고 복잡한 요인으로 발생합니다. 그런데 온난화 현상이 지구에서만 벌어지고 있는 게 아니라, 태양계 전체에서 일어나고 있다는 주장이 있어 주목됩니다. 태양계에서 일어나고 있는 행성 온난화의 원인이 우리 태양계가 은하계의 더욱 고도로 하전荷電(전자를 방출하거나 밖에서 얻는 것)된 에너지 구역으로 들어가기 때문이라는 것입니다.

새로운 2,500만 년 주기는 2억 5,000만 년쯤 전에 화석 기록에 나타나기 시작했는데, 이것은 그 주기가 시작된 뒤로 우리가 지금 10개의 주기들을 거쳤고, 또는 은하가 완전히 한 번 회전했다는 의미다. 우리가 원 한 바퀴를 다 돌았다는 것은, 다음번의 어마어마한 에너지 거품으로 지금 들어가고 있다는 의미일지도 모른다. … 2007년 <라이브사이언스>의 한 기사는 화성, 목성, 해왕성의 위성 트리톤과 명왕성은 물론 지구에서의 주목할 만한 ‘행성 온난화’의 원인이 태양일 수도 있다는 사회인류학자 베니 페이저 박사의 의견을 진지하게 다뤘다. … 같은 해(2001년)에 주류 언론은 화성의 남극에 있는 눈이 해마다 크게 줄어들고 얼음 지형들이 빠르게 침식되는 현상을 비롯한 화성 전역의 온난화에 대해 발표했다. NASA는 2003년에 이것을 ‘최근의 행성 기후온난화’로 묘사했다. - 『소스필드』, 데이비드 윌콕

따라서 지구 온난화에 대해 정확히 알기 위해서는 은하와 태양계의 운동 및 천체의 이동에 대해 알아야 합니다. 은하와 태양계의 운동에 대해서는 지난 호에서 다뤘으므로, 이번 호에서는 지구 중심의 천체 이동을 알아보겠습니다.

지구에 빙하기가 찾아온 원인

지구에는 대멸종을 일으키는 대변화 외에도 크고 작은 변화들이 주기적으로 발생하고 있습니다. 특히 빙하기와 간빙기의 반복으로 인해 자연환경과 인간 문명의 주기적인 파괴와 생성이 일어나고 있습니다. 그렇다면 지구에 빙하기와 간빙기가 주기적으로 찾아오는 이유는 무엇일까요? 이를 설명하는 것으로는 ‘지구와 태양 간에 일어나는 변화가 지구의 기후를 주기적으로 바꿔 빙하기와 간빙기가 교차하면서 온다’는 밀라코비치 빙하기 이론이 대표적입니다. 그러나 밀란코비치 이론이 기후변화의 기본 법칙으로 자리 잡기까지는 많은 우여곡절이 있었습니다.

빙하기 이론을 처음 대중화시킨 사람은 스위스 출신의 미국 지질학자인 루이 아가시(1807~1873)였습니다. 그를 비롯한 여러 학자의 노력으로 빙하기가 지구상에 여러 차례 왔었다는 증거들이 밝혀졌습니다. 하지만 빙하기가 발생하는 원인에 대해선 갑론을박이 이어졌습니다. 그러다가 천문 이론이 등장하면서 빙하기 연구는 대전환을 맞이하게 됩니다.

공전궤도의 이심률- 타원형의 공전궤도

천문 이론은 1842년 프랑스의 조제프 아데마(1797~1862)가 쓴 『바다의 혁명』이란 책이 나오면서 시작되었습니다. 아데마는 ‘지구가 태양 주위를 도는 양상이 변하면서 빙하기가 시작된다’는 생각을 처음으로 하였습니다. 그가 이런 생각을 창안할 수 있었던 이유는 ‘지구가 태양 주위를 원형이 아닌 타원형으로 공전하고 있다’는 천문학자 요한 케플러(1571~1630)의 이론을 알고 있었기 때문입니다.

지구 자전축은 이 공전궤도면의 수선垂線으로부터 23.5도 기울어 있다. 지구가 태양 주위를 공전하는 동안 이 자전축의 기울기가 유지되어 지구상에 사계절이 야기되는 것이다. 북극이 태양에서 멀어지면 북반구에 겨울이 오고, 태양 쪽으로 가까워지면 여름이 된다. 케플러는 지구 타원궤도의 초점에 태양이 위치함을 밝혔다. 다른 초점은 비어 있다. 그래서 지구가 매년 한 번 태양의 둘레를 도는 동안 태양 쪽으로 더 가까워졌다 멀어졌다 하게 된다. -
『빙하기』, 존 임브리⋅캐서린 팔머 임브리

- 공전궤도의 형태 변화
그런데 아데마는 빙하 이론을 세우면서 지구 공전궤도의 형태가 불변인 것으로 생각하였습니다. ‘빙하기의 진짜 원인이 지구 공전궤도 형태의 변화에 있다’고 착상한 사람은 영국의 과학자 제임스 크롤(1821~1890)입니다. 그는 프랑스의 천문학자 르베리에(1811~1877)가 밝힌 공전궤도의 이심률離心率을 빙하기 이론에 적용했습니다. 이심률은 공전궤도가 얼마나 타원형으로 변하는지를 나타내는 것입니다.

이심률이 낮으면 원형에 가까운 공전궤도를, 이심률이 높으면 타원에 가까운 공전궤도를 보입니다.*1)
*1) 지구궤도에 대한 최신 연구에서는 현재의 간빙기가 적어도 5만 년은 지속될 것으로 추측하고 있다. - 「위키백과」 ‘빙하기’

르베리에는 타원의 장축에 대한 두 초점 간의 거리의 백분율을 공전궤도 이심률이라고 정했다. … 현재 지구 공전궤도의 이심률은 약 1퍼센트로 낮다.

타원궤도의 모양은 지속적으로 변하는데 르베리에의 계산에 의하면 지난 100,000년 동안 최소 0퍼센트 근처의 값에서 최대 6퍼센트까지 변했다고 한다. - 『빙하기』, 존 임브리⋅캐서린 팔머 임브리

공전궤도의 이심률은 평균 100,000년(95,000년~125,000년) 주기로 변합니다. 상대적으로 긴 타원형으로 늘어났다가 다시 원형에 가까운 공전궤도로 돌아오기를 반복하는 것입니다. 현재 지구의 공전궤도 이심률은 1.7퍼센트입니다. 크롤은 계절의 강도를 변화시키는 세차운동의 효율이 공전궤도의 모양에 따라 달라진다는 것도 밝혔습니다. 그의 이론에 따르면, 공전궤도가 아주 길쭉하고 동지점이 태양에서 멀리 위치할 때 빙하기가 찾아온다고 합니다.

지구의 세차운동- 분점의 세차운동
아데마는 지구가 타원궤도를 돌면서 빙하기가 온다는 사실에 안주하지 않았습니다. 그는 빙하기를 설명하는 또 다른 이론으로 지구의 세차운동을 제시하였습니다. 지구 자전축의 세차운동 주기는 약 25,700년입니다. 현재 지구 자전축은 북극성(Polaris)을 향하고 있으나, 자전축의 세차운동에 의해 자전축이 직녀성(Vega)을 향하게 되면 현재와 정반대의 조건을 갖추게 됩니다. 지구의 자전축이 직녀성을 기준으로 기울어져 있을 때는 북반구의 겨울은 원일점, 여름은 근일점에 해당하여 계절별 변화가 더욱 뚜렷하게 나타납니다.*3)

 

 

*3) 지구의 자전축에 수직인 면인 천구의 적도면과 황도면이 만나는 교선이 세차에 의하여 달라지므로, 지구 자전축의 세차를 ‘춘분점 세차’라고도 한다.

지구 자전축이 팽이 축처럼 근들근들 흔들거리는 운동을 하는 것이다. 그래서 북극은 우주 공간에원을 그리게 된다. 이 운동을 분점의 세차운동이라고 하는데, 속도가 매우 완만해서 지구 축이 제자리로 한 바퀴 돌아오는 데는 26,000년이 걸린다. …

세차운동은 지구 궤도상의 네 방위 기점을 서서히 이동시킨다. 북극을 하늘에서 내려다보는 견지에서 이동 방향은 시계 방향이다. - 『빙하기』, 존 임브리⋅캐서린 팔머 임브리

- 공전궤도의 세차운동
그런데 중요한 것은 지구의 세차운동에는 ‘분점의 세차운동’(지구 자전축의 세차운동)만 있는 게 아니라는 점입니다. 자전축의 세차운동과 더불어 타원형의 공전궤도가 회전하는 ‘공전궤도의 세차운동’이 있습니다. 공전궤도의 세차운동은 공전궤도가 반시계 방향으로 회전하면서 이루어집니다. 자전축의 세차운동과 공전궤도의 세차운동으로 인해 네 방위 기점이 지구 공전궤도를 따라 서서히 이동하게 됩니다. 이때문에 분점의 세차운동이 기후에 영향을 미치는 것입니다.

자전축의 세차운동은 공전궤도의 세차운동과 동조하여 분점分點과 지점至點의 위치가 공전궤도상에서 평균 21,700년마다 한 바퀴 이동하는 결과를 만듭니다. 이러한 세차운동의 결과로 각 위도에서 받는 지표상의 태양 일조량이 약 19,000년~23,000년 주기로 반복적인 변화를 보이게 되고, 최종적으로는 지구의 기후변화를 일으킵니다.*4)

 

 

*4) 「지질학백과」 ‘밀란코비치 이론’ 참고

 

 

예화로 배우는 우주변화의 원리 | 지구에 빙하기가 찾아오는 이유는 무엇일까?- 개벽론開闢論 - 월간개벽 12월호 (2)에서 계속

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