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조석(tide)

작성일 2010-08-23

주로 달과 태양의 인력에 의해 발생하는 해면의 주기적인 승강현상. 하루 1~2회의 완만한 해면의 승강, 즉 조수(潮水)의 간만(干滿)을 조석이라 한다.

〔현상〕해면이 상승한 상태를 만조(滿潮) 또는 고조(高潮 ; high tide)라고 하고, 하강한 상태를 간조(干潮) 또는 저조(低潮 ; low tide)라고 한다.

간조에서 만조까지의 사이에서 해면이 상승하고 있을 때를 밀물, 만조에서 간조까지의 사이에서 해면이 하강하고 있을 때를 썰물이라고 한다.

만조나 간조는 하루에 2회씩 나타나는 것이 통례이며, 그 시각은 매일 수십분씩 늦어진다. 만조에서 만조(또는 간조에서 간조)까지의 시간은 상당히 변통하는데 평균하면 12시간 25분이 된다.

이 2회의 만조(또논 간조)에는 조위(潮位)가 현저히 다른 경우가 있으며 이것을 일조부등(日潮不等 ; diurnal inequality)이라고 한다.

극단적인 경우에는 만조와 간조가 하루에 1회밖에 나타나지 않아 1회조(一回潮)가 되는 경우가 있다.

간만의 시각이나 조차(潮差 ; 만조와 간조의 높이의 차)는 윌령(月齡)에 따라 상당히 크게 변한다.

최대의 조차는 신윌(新月) 및 만월(滿月)의 전후에 나타나는 경우가 많으며 이를 사리(大潮)라고 한다. 상현(上弦) 및 하현(下弦)때는 조차가 작아 조금(小潮)이 된다.

조차는 윌령 외에 달의 적위(赤緯) 등에 의해서도 변한다.

일조부등이 현저한 곳에서는 최대의 조차가 상현·하현 때 나타나는 경우도 있다.

기압·바람·해수온도 등의 변동에 의해서도 조위의 변화가 일어나는데 이를 기상조(氣象潮)라고 한다.

기상조에는 1일주기, 1년주기와 같은 주기적 변동과 해일(海溢)과 같이 일시적인 것이 있는데, 일종의 조석으로 취급된다.

천체인력에 의한 조석은 천문조(天文潮 ; astronomical tide)라고 한다.

조석에 수반되는 해수의 흐름을 조류(潮流)라고 한다.

이것은 조석과 같은 주기의 왕복운동 또는 타원(楕圓)운동으로서 쿠릴해류·멕시코 만류 등과 같은 해류와는 이질의 흐름이다.

달과 태양의 인력작용은 해양뿐만 아니라 온 지구에 미쳐 지구(고체지구)가 변형하거나 대기의 운동이 발생한다.

전자를 지구조석, 후자를 대기조석이라고 하며, 이들과 구별할 때 바다의 조석을 해양조석이라고 한다.

〔원인〕달과 지구는 공통 무게중심을 축으로 돌고 있는데, 상호간의 인력과 회전에 의한 원심력이 전체적으로는 균형을 이룬다.

그러나 지구상의 각 지점에서는 달까지의 거리와 방향이 조금씩 다르기 때문에 인력과 원심력이 완전한 균형을 유지할 수 없어, 달에 가장 가까운 곳에서는 인력이 커서 달쪽으로 끌리고 달과 반대쪽의 가장 먼 곳에서는 달의 인력보다 원심력이 커서 달과 반대방향으로 밀려간다.

또한 지구표면의 중간점에서는 인력과 원심력 방향의 어긋남 등으로 인해 지구의 중심방향으로 끌린다.

이처럼 천체의 인력이 지구상의 각 지점에서 조금씩 다르기 때문에 발생하는 힘을 기조력(起潮力)이라고 한다.

지구가 모두 바다로 뒤덮이고 기조력 또는 조석력과 해면의 변형이 완전히 균형을 이루고 있다면 해면의 높이 h는


 

로 표시된다. 여기서 h는 기조력에 의한 해면의 상승량, M은 천체(달 또는 태양)의 질량, E와 r는 지구의 질량 및 반지름, D는 지구중심에서 천체중심까지의 거리, 6는 지구중심에서 본 천체로부터 관측점까지의 각도이다.

기조력의 크기는 천체의 질량 M에 비례하고, 거리 D의 세제곱에 반비례한다.

태양은 달보다 훨씬 큰 질량이지만 거리가 멀기 때문에 그 기조력은 달의 절반 정도(약 46%)에 지나지 않는다.

달의 바로 밑 부근과 그 반대쪽에서 해면이 높아지는데, 지구가 하루에 1회 자전하므로 각 관측점에서는 하루에 2회 만조와 간조가 일어나며, 달의 공전 때문에 매일 수십 분씩 늦어진다.

이처럼 기조력과 해면의 변형이 정역학적(靜力學的)으로 균형을 이룬다고 가정해 얻어지는 이론을 평형조석론(平衡潮汐論 ; equilibrium theory of tide)또는 정역학적 조석론이라고 한다.

이것은 I. 뉴튼이 처음으로 제창한 이론이다.

이 이론에서는 정역학적인 균형만을 고려하고 있다.

그 후 해수의 운동을 고려해 유체역학(流體力學)의 방정식에 의거한 이론(동역학적 조석론)이 프랑스의 라플라스 등에 의해 제창되었다.

이에 따르면 해양의 깊이에 따라 조차가 다르며 평형조석의 수배에 달하는 경우가 있다.

육지로 에워싸인 해양의 조석에 대해서도 위도 60˚에서 에워싸인 극해(極海), 2개의 위도권에서 에워싸인 대상해(帶狀海) 및 2개의 자오선에서 에워싸인 방추상(紡錘狀) 해양에서의 조석 등이 고찰되었다.

최근에는 컴퓨터의 발달에 따라 복잡한 해저지형에서의 조석도 수치실험적으로 연구되기에 이르렀다.


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