지구과학 고3 해수의 운동 심화

조석

달과 태양의 인력에 의해 발생하는 조석 현상(밀물·썰물·조차)을 이해하고, 조류와 조석 에너지 활용을 탐구한다.

달과 태양의 기조력 때문에 해수면이 하루에 약 두 번 오르내리는 현상으로, 해수면이 가장 높을 때를 만조, 가장 낮을 때를 간조, 그 높이 차를 조차라고 합니다.

지구가 달이 만든 두 개의 물혹을 뒤집어쓴 채 자전한다고 생각하면 됩니다. 물혹은 거의 제자리에 있고 우리가 그 밑을 통과하는 것이라, 지구 위 한 지점은 하루에 물혹을 두 번 지나갑니다 — 그래서 만조도 두 번입니다.

쉽게 말하면

조석을 '달이 바닷물을 끌어당기는 힘'이라고만 하면 달 반대편의 만조를 설명할 수 없습니다. 조석을 만드는 것은 만유인력 그 자체가 아니라, 지구 위 각 지점이 받는 인력과 지구 중심이 받는 인력의 차이입니다. 이 차이를 기조력이라고 합니다.

달 쪽 면은 지구 중심보다 달에 가까워 인력을 더 세게 받으므로 달 쪽으로 끌려 나가고, 달 반대편은 지구 중심보다 인력을 약하게 받으므로 지구 중심이 먼저 달 쪽으로 끌려가면서 상대적으로 뒤에 남습니다. 그래서 부푼 곳이 양쪽에 하나씩, 총 두 개 생깁니다. 지구가 하루에 한 바퀴 자전하며 이 두 부푼 곳을 통과하니 만조와 간조가 각각 하루에 약 두 번씩 나타납니다.

기조력은 천체의 질량에 비례하고 거리의 세제곱에 반비례합니다.

$F_{기조} \propto \frac{M}{d ^{3}}$

거리가 '제곱'이 아니라 '세제곱'으로 들어간다는 점이 결정적입니다. 태양은 달보다 압도적으로 무겁지만 훨씬 멀리 있어서, 태양의 기조력은 달의 절반 정도밖에 되지 않습니다. 조석의 주역은 달입니다.

두 기조력이 겹치는 방식이 조차를 정합니다. 달의 위상과 식 현상에서 배운 삭과 망일 때는 태양·지구·달이 거의 일직선이라 두 기조력이 서로 보태져 조차가 최대가 되고(사리), 상현·하현일 때는 두 기조력이 직각으로 어긋나 서로 깎아 조차가 최소가 됩니다(조금). 조석 때문에 생기는 해수의 흐름을 조류라 하며, 조차가 큰 서해안은 조력 발전에, 좁은 수로에서 조류가 빨라지는 곳은 조류 발전에 이용합니다. 조석은 바람이 만드는 해파와 달리 천체의 위치로 미리 계산되므로, 몇 년 뒤의 만조 시각까지 예보표로 뽑아 둘 수 있습니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

만조 시각이 매일 약 50분씩 늦어지는 이유

부푼 곳은 달을 따라갑니다. 그런데 지구가 한 바퀴 도는 동안 달도 공전으로 조금 앞서 나가 있어서, 같은 지점이 달 아래로 다시 오려면 24시간보다 약 50분을 더 돌아야 합니다. 그래서 오늘 만조가 오전 8시였다면 내일은 8시 50분쯤이 됩니다. 바닷가 물때표가 매일 뒤로 밀리는 것이 이 때문입니다.
예시 2

갯벌 체험과 조차

서해안은 조차가 커서 간조 때 바다 바닥이 넓게 드러납니다. 이때 '물이 없어졌다'가 아니라 '물이 다른 곳으로 옮겨 갔다'가 맞습니다. 조차가 큰 시기는 사리 무렵이므로, 갯벌이 가장 멀리 드러나는 날은 대개 보름이나 그믐 근처입니다. 같은 이유로 이때 밀물이 들어오는 속도도 가장 빨라 고립 사고가 잦습니다.
예시 3

조력 발전과 조류 발전은 다른 것

조력 발전은 방조제로 바닷물을 가두었다가 만조와 간조의 '높이 차'로 물을 떨어뜨려 발전합니다 — 조차가 클수록 유리합니다. 조류 발전은 좁은 수로를 지나며 빨라진 '물의 흐름' 속에 터빈을 넣어 발전합니다 — 유속이 빠를수록 유리합니다. 이용하는 것이 하나는 위치 에너지, 하나는 운동 에너지입니다.

순서대로 하면

물때표 없이 다음 만조 시각 어림하기

1오늘의 만조 시각 하나를 확인합니다.
2만조는 하루에 약 두 번, 약 12시간 25분 간격으로 옵니다. 여기에 12시간 25분을 더하면 같은 날의 다음 만조가 나옵니다.
3내일 같은 순서의 만조를 알고 싶으면 약 24시간 50분을 더합니다 — 즉 오늘보다 약 50분 늦습니다.
4만조와 만조 사이의 중간쯤이 간조입니다.
5실제 해안에서는 지형과 수심 때문에 시각이 조금씩 밀리므로, 정확한 값은 해당 지역 물때표로 확인합니다.

사리(대조)와 조금(소조)

구분	사리(대조)	조금(소조)
달의 위상	삭(그믐)·망(보름)	상현·하현
세 천체의 배치	태양-지구-달이 거의 일직선	태양과 달이 지구에서 볼 때 직각 방향
두 기조력	같은 방향으로 겹쳐 보강	서로 어긋나 상쇄
조차	가장 큼	가장 작음
조류	빠름	느림

자주 하는 오해

달이 있는 쪽에서만 만조가 된다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움달이 바닷물을 끌어당기니, 달 쪽 바다만 부풀고 반대편은 간조다

실제로는달 쪽과 그 반대편, 양쪽 모두 만조입니다. 그래서 만조가 하루에 두 번 옵니다.

조석을 만드는 것은 인력의 크기가 아니라 '지구 중심이 받는 인력과의 차이'입니다. 달 반대편은 지구 중심보다 달에서 멀어 인력을 덜 받으므로, 중심이 달 쪽으로 끌려간 만큼 뒤에 처져 바깥으로 부풉니다. 만약 달 쪽만 부푼다면 만조는 하루에 한 번이어야 합니다.

태양이 훨씬 무거우니 조석도 태양이 주도한다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움질량이 압도적으로 큰 태양이 조석을 지배한다

실제로는조석의 주역은 달입니다. 태양의 기조력은 달의 절반 정도입니다.

만유인력은 거리의 제곱에 반비례하지만, 기조력은 '두 지점의 인력 차이'라서 거리의 세제곱에 반비례합니다(

M / d^{3}

). 태양은 달보다 훨씬 무겁지만 거리도 훨씬 멀어, 세제곱으로 나누면 달에 밀립니다. 태양은 조석을 지배하지 못하고 달의 효과를 키우거나(사리) 줄이는(조금) 역할을 합니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

달의 위상과 식 현상고2 해파고3

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

없음 — 이 개념이 마지막입니다

연계 개념 — 과목을 넘어 함께 보면 좋아요

만유인력고3

같은 단원의 개념 — 해수의 운동

에크만 수송과 지형류고3 해일고3 해파고3

자주 묻는 질문

Q1사리는 '만조', 조금은 '간조'인가요?

아닙니다. 사리와 조금은 어느 순간의 해수면 높이가 아니라 '조차가 얼마나 큰가'를 말합니다. 사리 때도 만조와 간조가 둘 다 있고, 다만 만조는 더 높고 간조는 더 낮아 차이가 벌어집니다. 조금 때는 만조가 덜 높고 간조도 덜 낮아 차이가 작습니다.

Q2조차는 어디서나 같나요?

아닙니다. 기조력 자체는 지구 어디서나 비슷한 크기지만, 실제 조차는 해안 지형과 수심에 크게 좌우됩니다. 좁고 얕아지는 만에서는 밀려든 물이 갇혀 조차가 크게 나타나고, 트인 해안에서는 작습니다. 우리나라만 해도 서해안의 조차가 동해안보다 훨씬 큽니다.

Q3조류는 밀물·썰물과 같은 말인가요?

조류는 조석 때문에 생기는 해수의 수평 흐름 전체를 가리키고, 밀물(들어오는 흐름)과 썰물(빠지는 흐름)은 그 방향을 나눈 말입니다. 흐름이 가장 빠른 때는 만조나 간조의 순간이 아니라 그 사이이며, 만조·간조 무렵에는 흐름이 잠시 멈추다시피 합니다.

교육과정 2022 개정 · 고3 지구과학 · 해수의 운동 수록 심화 (교육과정 밖 확장 개념)

출처 교육부 고시 제2022-33호 (2022 개정 교육과정) · NCIC 국가교육과정정보센터

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