지구의 자전 속도가 느려지는 원인은 무엇인가요?

Question

우리는 느끼지 못하지만 지구의 자전 속도가 점점 느려지고 있다던데요. 앞으로 3억 년 뒤에는 하루가 25시간이 된다고 하던데, 지구의 자전 속도가 느려지는 원인은 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

우리의 지구는 달이나 태양과 중력으로 인해 상호작용하기 때문입니다.

지구 주변으로 달이 공전하며 지구의 자전 속도는 줄어들고 달은 멀어지고 있습니다. 이는 서로를 이끄는 만유인력(중력)에 의한 에너지를 조금씩 손실하기 때문입니다.

여기서 만유인력에 대한 이해가 조금 필요합니다. 만유인력이란것은 질량을 가진 두 물체는 서로 끌어당기는 힘입니다. 지구도 질량체이고 달도 질량체 입니다. 두 질량체 사이에 만유인력이 작용해 서로를 끌어당기고 있죠. 그런데, 달이 지구로 떨어지지 않는 이유는 달이 지구 주위를 공전(회전운동, 각운동량을 가짐)을 하기 때문에 중력과 원심력이 평형을 이루고 있다고 생각하시면 됩니다. 그리고 이러한 관계 속에서는 전체적인 총 에너지와 각운동량(회전량)이 보존됩니다.

그런데, 지구는 자전하고 있으며, 지구에는 바다와 호수와 같은 물이 70%정도를 차지하고 있습니다. 이 때 달과 지구 사이의 관계에서 달이 공전하며 지구에 만유인력을 행사하는데, 바다와 호수와 같은 액체의 물질의 모양이 변화합니다. 이러한 변화는 지구 내에서 조수 간만의 차로 나타나며 수위의 변화, 파도 등으로 나타날 수 있습니다. 또한 지구 자전에 있어 마치 마찰력과 같은 영향을 미칩니다. 즉, 지구의 자전을 더디게 하죠. 그러면 지구와 달의 총 각운동량(회전량)은 일정한데, 지구의 자전이 더뎌지면서 달의 회전량이 증가하게 됩니다. 따라서 지구와 달 사이 만유인력과 달의 회전 운동으로 인한 원심력이 평형을 이루던게 깨지게 되는 것이죠. 달의 회전 운동량의 증가로 원심력이 커지면서 달이 조금씩 멀어지고 있습니다.

태양과 지구사이의 관계도 마찬가지 입니다. 태양 중력으로 인해 조수간만의 차가 발생하는데, 이로인해 자전 각운동량을 잃으며 회전 각운동량이 증가해 사이가 조금씩 멀어집니다. 이러한 원인은 지구에 다량의 물이 존재하기 때문입니다. 물론 다른 액체로 이루어져 있어도 같은 현상을 겪을 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

지구의 자전 속도가 느려지는 주된 원인은 조력하는 힘들입니다. 지구의 자전은 지구 주변의 공기와 바다, 태양과 달의 조력력 등으로 인해 점차 느려지게 됩니다. 이러한 조력력은 지구의 회전 운동에 일정한 에너지를 빼앗아 지구의 자전 속도를 감소시키게 됩니다.

또한, 지구의 자전 속도 변화는 지구 내부의 질량 이동과 같은 내부적인 요인들로 인해 미세하게 영향을 받을 수도 있습니다. 예를 들어, 지진 등 지구 내부의 대규모 지질 활동은 지구의 자전 속도를 미세하게 변화시킬 수 있습니다.