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시간과 시각의 차이

우리들은 시간과 시각이란 말을 애매하게 사용하고 있는데, 이 구별을 분명히 해두지 않으면 안 된다. 시간의 흐름을 종이 위에 그은 한 가닥의 직선에 비유해서 생각해보자. 이 직선의 한쪽 끝이 과거, 다른 한쪽이 미래에 해당한다고 볼 때 직선상에 찍힌 점의 위치를 나타내는 값이 시각이며, 점과 점의 간격이 시간이다.

평균 항성시와 평균 태양시

우리들을 중심으로 한 하늘의 구면(球面)을 천구(天球)라고 이름짓고, 항성은 천구에 달라붙어 있다고 치자. 북극성을 중심으로 해서 별이 동쪽에서 서쪽으로 움직이는 것은 천구가 약 1일에 1회전의 속도로 돌기 때문에 생긴다고 생각한다. 이 현상을 천구의 일주 운동(日周運動)이라고 한다. 천체의 회전은 지구가 자전하는 현상이므로 이 회전축은 지구의 회전축, 즉 지구의 북극과 남극을 관통하는 직선으로, 이 직선이 천구와 교차되는 점을 각기 하늘의 북극, 하늘의 남극이라 한다. 따라서 이 점들은 천구가 회전하여도 움직이지 않는다. 우리들의 머리 위에 있는 천구상의 점, 즉 천정(天頂)과 하늘의 북극을 연결하는 큰 원을 자오선이라 부른다. 이 자오선은 시간과 함께 얼마만큼 회전하였는가를 측정하는 기준으로 삼을 수가 있다. 시각을 정의하려면, 천구상에 있는 천체가 자오선을 지나 얼마만큼 회전하였는가를 표시하면 된다. 우리들의 생활에 가장 관계가 깊은 것은 태양이므로 가능하다면 태양의 시각(時角=천체와 하늘의 북극을 연결하는 큰 원과 자오선 사이의 각)의 크기로 시각(時刻)을 나타낸다.

세계시(世界時)와 협정 세계시

시각은 하늘을 보는 사람의 자오선을 기준으로 하여 측정하므로 보는 장소가 다르면 시각의 값이 달라진다. 영국의 그리니치를 통과하는 자오선으로 측정한 평균 태양시를 특히 세계시라고 부른다. 하지만, 지구가 일정한 속도로 자전하고 있다면 평균 태양의 시간 각도로 결정되는 태양시라는 시각도 일정한 속도로 걸음을 계속할 것이다. 만약 그렇다면, 평균 태양시의 정오(12시)부터 다음의 정오까지의 간격을 1평균 태양일로 하고, 이를 24시간으로 나누면 시·분·초의 시간을 정의할 수 있는 것이다. 그러나 실제로는 지구의 자전 속도는 일정하지 않다. 바닷물의 밀물과 썰물 때에 해저에서 마찰이 생기며, 이 마찰이 원인이 되어 자전 속도는 차츰 느려진다. 또한 불규칙, 돌발적인 속도의 변동도 있다. 따라서 평균 태양시로 시각을 정하는 데에 문제는 없지만, 그 시각의 간격(예를 들면 평균 태양일)으로 시간을 정의할 수는 없는 것이다. 시간의 단위인 초는 원자의 진동으로 정의된다. 세시움 원자시계로 실현되는 일정하고도 불변하는 길이의 초를 1초, 1초 더하여 가면 하나의 연속된 시간의 흐름이 형성된다. 이와 같이 해서 만들어진 시각이 세계시와 0.95초 이상 차이가 나지 않도록 한다. 만약 이 한도 이상으로 차이가 날 염려가 있을 때에는 1초를 더하거나 뺀다. 이러한 1초를 윤초라고 부른다. 이와 같이 해서 각국은 표준시를 정해놓고 있는데 이를 협정 세계시라고 부른다. 윤초는 그날의 오전 8시 59분 59초의 다음에 8시 59분 60초로 가산하고, 다음이 오전 9시 0분 0초가 된다.

공전과 자전의 비율

태양을 중심으로 도는 지구의 공전 시간과 자전 시간이 정수비(整數比)가 되는 우연은 거의 없다. 지구가 한 번 공전하는 동안에 태양에 대한 자전은 365회 남짓, 정확하게 말하면 1년은 365.24219879일(1900년 초의 값)이 된다. 즉 1년을 365일로 하면 모자라고 366일로 하면 남는다. 그 때문에 4년에 1회씩 366일로 계산하는데 이것이 윤년이다. 달은 지구의 둘레를 공전하는데, 우주공간에 대해서는 약 27.3일에 한 바퀴 돈다. 이를 1항성월이라 한다. 지구는 달을 데리고 태양의 둘레를 공전하기 때문에 지구에서 보면 만월과 다음의 만월 사이는 29.5일 정도 소요된다. 이를 1삭망월(29.53059일)이라 부른다.