본문 바로가기

카테고리 없음

조석간만의 차에 대해서

조석간만이란 무엇일까? 조석은 지구의 바다가 태양과 달이 지구에 미치는 인력에 의해 이동하는 현상을 말한다. 이 현상에 의해 바다는 이동현상인 조류현상이 발생을 하고 바다의 깊이가 변화되기도 하며 만조와 간조라 불리는 밀물과 썰물의 현상이 일어나기도 한다. 이는 바다의 생태계에 매우 중요한 역할을 하기도 한다. 해수면이 가장 높을때를 만조, 해수면의 깊이가 가장 낮을때를 간조라 한다. 만조는 달의 공전현상에 의해 일어나게 되는데 주기는 12시간 24분이고 만조와 간조에의한 높이의 차를 간만의 차라고 한다. 하루에 2번 밀물과 썰물현상이 일어나게 되는데 밀물때에 물이 가장 많이 들어올때를 사리라 하고 가장 적게 들어올 때를 조금이라 한다. 또한 이 밀물과 썰물의 흐름을 조류라고 부른다. 간만의 차이도 항상 일정한 것은 아니다. 달에 의해 영향을 받기 때문에 달의 공전과 지구와 달의 거리에 따라 영향을 미치는데 달과 지구의 거리가 가장 가까운 시점에 조차는 더 커진다. 조석이란 달과 태양 그리고 지구의 운동에 의한 주기적인 해면 변동을 말한다. 여기서 핵심은 두 물체사이에는 만류인력이 작용을 하는데 만유인력은 두 물체의 질량에 비례를 하고 거리에 반비례한다는 것이다. 우리 지구의 조석을 일으키는 중심이 되는 천체는 달과 태양인데 달과 태양의 질량은 태양이 현저히 크다. 하지만 태양은 달에 비해 거리가 상당히 멀리 떨어져 있기때문에 실제로 작용하는 인력은 달의 45%에 불과 하다. 그래서 지구의 조석에 가장 큰 영향을 미치는 원인은 달이라고 할수 있다. 뉴턴이 발표한 평형조석론이 있는데 해면은 자신의 미치는 힘과 항상 평형을 이루고 있다고 설명을 하고 있다. 먼저 지구와 달사이에는 기본적인 인력이 작용을 한다. 그리고 달은 지구를 공전하기에 우리가 알고 있는 원심력이 작용을 한다. 즉 인력과 원심력이 정확한 평형을 이루고 있다는 말이다. 서로 잡아당기는 힘과 밀어내는 힘이 균형을 이루고 있기 때문에 조석이 발생하는 원리라고 생각을 할수 있다. 또한 태양도 역시 지구와 잡아당기는 힘과 밀어내는 힘이 작용을 하기때문에 태양이 원인이 되는 조석현상도 일어나게 된다. 그렇다면 태양과 달이 동시에 나타내는 효과는 무엇일까? 태양과 지구와 달이 일직선에 위치할때를 대조라 하는데 이때 고조는 더 높아지게 되고 저조는 더 낮아지게 되는 현상을 나타낸다. 또한 태양과 지구와 달이 직각을 이루는 때를 소조라 부르고 소조때는 고조는 높이가 작고 저조역시 그리 낮아지지 않는다. 대조와 소조는 대략 2주일 간격으로 일어나게 되고 대조현상의 1주일 후 소조 현상이 일어난다. 그런데 지구와 태양의 궤도는 정확한 원이 아닌 타원으로 이루어져 있다보니 평형조석이론에는 약간의 부족한 부분이 있는데 이를 뒷받침하는 것이 라플라스에 의해 제기된 동력학적 조사론이다. 지구는 자전을 하고 있고 지구에 존재하고 있는 대륙은 조석의 진행을 방해하는 요소가 될수 있다. 그래서 조석파의 형태는 항상 같을수가 없는 것이다. 또한 조석파에서의 바닷물역시 해역의 오른쪽 방향으로 쏠리려는 경향을 보이고 있는데 이런 움직임에 기조력이 포함되어 가해지게 되면 마루는 마디를 중심으로 시계 반대방향으로 움직이는 움직임을 보이게 되는 것이다. 조석의 높이를 재는 기준면을 조석 기준면이라고 하는데 이는 조석 그래프의 영점이 되고 있다. 조석에 의한 해면의 변화에 영향을 받는 해수의 흐름을 조류라고 한다. 해면이 상승하여 고조로 가는 동안을 창조류라고 무르고 고조에서 저조로 가는 동안을 낙조류라고 한다. 또한 고조와 저조사이에 변화하는 시점에 잠시동안 흐름이 없는 현상이 발생하는데 이때를 정조라고 부른다. 큰만이나 항구의 입구부분에서는 센 조류가 발생을 하곤 하는데 이를 버틸수 있는 사람은 아마 없을 것이다. 샌프란시스코의 금문교의 경우 아래의 조류속도는 좁은 입구의 영향으로 3m/s에 다른다. 좁을 목을 지나가야 하는 선원들은 굉장히 신경을 써야 할정도로 쎈 조류의 흐름이다. 먼바다의 경우 조류가 내해의 경우처럼 조류가 갇혀있는 경우가 아니기때문에 조류의 속도는 느린편이고 수심이 깊을 수록 속도는 느려진다. 매일 발생하는 조석으로 많은 에너지가 소모되는데 이는 열로 전환이 되고 소모된 에너지는 지구의 자전에서 오는 것이다. 이를 이용하여 조력발전을 했는데 바다의 에너지를 이용한 큰 성공의 하나이다. 최초의 조력발전은 프랑스 랭스강 하구에서 이루어졌는데 고조시에는 바닷물이 하루로 채워지고 저조시에는 바닷물이 빠져나가면서 발전기를 돌리게 된다. 바닷물이 들어갈때와 나갈때 모두 발전기가 작동을 하게되고 에너지를 얻게 된다. 조력발전은 발전소의 운영비가 적게 들고 이산화탄소와 같은 공해요인을 적게 발생하는 장점을 가지고 있지만 세계의 가능한 모든곳에 발전소를 건설해도 필요량의 1%를 넘지 못하는 한계를 가지고 있기도 하다. 또한 해수에 의해 설비들의 부식이 올수도 있고 바다의 자원 즉 생태계에 악영향을 미칠수도 있다는 단점을 내표하고 있기도 하다. 하지만 조수의 이동과 조력에 의한 발전은 아직도 계속 연구가 이루어져 가고 있는 상황이고 바다의 오염을 해결하는 차원에서의 연구는 계속 이어져 나가야 한다고 생각한다.