우주에도 ‘계절’이 존재할까?
우주에도 계절이 있을까? 행성과 위성의 자전축 기울기·공전 궤도·대기 유무에 따라 달라지는 ‘우주의 계절’을 쉬운 예시로 설명합니다.
지구의 사계절은 너무 당연하게 여겨지지만, 우주의 다른 천체에도 계절이 있을까요? 어떤 행성은 지구보다 계절 차이가 극심하고, 어떤 곳은 계절이 거의 느껴지지 않으며, 또 어떤 곳은 계절이 한 번 오는데 수십 년이나 걸리기도 합니다. 이번 글에서는 ‘우주의 계절’이 어떻게 만들어지고, 다양한 천체에서 어떤 모습으로 나타나는지를 하나씩 살펴보겠습니다.
목차
- 🌍 지구의 계절은 왜 생길까? — 핵심은 ‘자전축의 기울기’
- 🪐 화성과 금성: 비슷한 듯 다른 계절
- 🌀 목성·토성·해왕성: 대기·거리·에너지의 균형
- 🌀⛅ 천왕성의 ‘90도’ 계절 — 극단을 보여 주는 교과서
- 🌙☀️ 달과 수성: 계절이 ‘없거나, 매우 특이하거나’
- ❄️☄️ 명왕성과 혜성: 거리·얼음·대기가 만드는 느린 계절
- ✨ 외계행성의 계절: 조석 고정, 타원 궤도, 가변 별빛
- 🧭 정리: ‘계절’은 보편 개념이지만, 모습은 제각각
※ 아래는 행성별 자전축 기울기와 태양 고도 변화를 개념적으로 표현한 이미지입니다.
🌍 지구의 계절은 왜 생길까? — 핵심은 ‘자전축의 기울기’
지구의 계절은 태양과의 거리 변화가 아니라 자전축이 약 23.4도 기울어진 데서 비롯됩니다. 축이 기울어져 있으니 공전하면서 어느 반구가 태양빛을 더 정면으로 받는가가 달라지고, 그 결과 낮과 밤의 길이, 태양의 고도가 달라지며 계절이 나타납니다.
여름에는 태양이 높이 떠 있고 낮이 길어 더운 날씨가 이어지고, 겨울에는 태양이 낮게 떠 있으며 밤이 길어 추워집니다. 적도 지방은 계절 차이가 작고, 고위도 지방은 여름과 겨울의 차이가 매우 크게 나타납니다. 북극과 남극은 해가 지지 않는 백야, 해가 뜨지 않는 극야 현상까지 나타납니다.
장기적으로는 자전축 기울기의 변화와 세차운동이 수만 년 주기로 빙하기와 간빙기를 만들기도 합니다. 즉, 지구의 계절은 짧게는 1년 주기, 길게는 수만 년 주기의 복합적인 현상이라 할 수 있습니다.
🪐 화성과 금성: 비슷한 듯 다른 계절
화성의 자전축 기울기는 지구와 비슷하지만, 공전 궤도의 이심률이 커서 계절의 강도가 반구마다 다르게 나타납니다. 여름 동안 태양에 가까우면 뜨거운 계절이 되고, 멀어지면 상대적으로 온화합니다. 또한 대기가 얇지만, 여름에는 행성 전체를 뒤덮는 거대한 먼지 폭풍이 발생해 계절적 변화를 극대화합니다.
금성은 자전이 매우 느리고 대기가 두꺼워 표면 온도가 거의 일정합니다. 그래서 지구처럼 뚜렷한 사계절이 없습니다. 다만, 대기 상층부 구름이 초고속으로 순환하면서 ‘계절과 유사한 주기적 변화’를 만들어냅니다.
🌀 목성·토성·해왕성: 대기·거리·에너지의 균형
목성은 자전축 기울기가 작아 계절 변화가 거의 없습니다. 그러나 빠른 자전과 내부 에너지 방출, 대기 띠와 거대한 폭풍 때문에 기후는 항상 요동칩니다.
토성은 자전축 기울기가 약 27도여서 계절 변화가 분명합니다. 특히 고리의 기울기까지 달라져 지구에서 보는 토성 고리의 모습도 계절에 따라 달라집니다.
해왕성은 태양에서 너무 멀리 있어 태양빛보다 내부 에너지와 대기 순환이 기후에 더 큰 영향을 줍니다. 계절이 있기는 하지만 변화가 매우 느려, 한 계절이 지구의 수십 년에 해당할 수 있습니다.
🌀⛅ 천왕성의 ‘90도’ 계절 — 극단을 보여 주는 교과서
천왕성은 자전축이 거의 눕다시피 기울어져 있습니다(약 98도). 그래서 한 반구는 수십 년 동안 낮, 다른 반구는 수십 년 동안 밤을 겪습니다. 행성 전체에 걸쳐 극야와 백야가 나타나는 극단적 계절인 셈입니다.
이로 인해 천왕성의 대기는 오랜 시간 동안 같은 조건에 노출되며, 대기 온도와 구름 구조, 바람의 패턴이 계절마다 크게 달라집니다.
🌙☀️ 달과 수성: 계절이 ‘없거나, 매우 특이하거나’
달은 자전축 기울기가 작고 대기가 없어 사실상 계절이 없습니다. 다만 대기가 없기 때문에 낮과 밤의 온도 차이가 극단적입니다.
수성은 자전과 공전이 3:2 공명 관계에 있어 태양이 하늘에서 멈췄다가 거꾸로 움직이는 특이한 현상이 나타납니다. 또한 극지방의 일부 크레이터에는 햇빛이 전혀 닿지 않아 얼음이 영구히 보존되기도 합니다.
❄️☄️ 명왕성과 혜성: 거리·얼음·대기가 만드는 느린 계절
명왕성은 태양과의 거리에 따라 대기 밀도와 표면 밝기가 달라지는 장기적인 계절 변화를 겪습니다. 얼음이 승화했다가 응결하는 과정이 수십 년에 걸쳐 진행되기 때문에 ‘매우 느린 계절’을 가진다고 할 수 있습니다.
혜성은 태양에 가까워지면 얼음이 승화하여 꼬리가 길게 뻗고, 멀어지면 활동이 줄어듭니다. 마치 “근일점 시즌”에만 활짝 피는 얼음 꽃과도 같습니다.
✨ 외계행성의 계절: 조석 고정, 타원 궤도, 가변 별빛
태양계 밖 외계행성에서는 계절의 개념이 더 다양합니다. 어떤 행성은 별과 조석 고정되어 한쪽은 영원히 낮, 다른 쪽은 영원히 밤을 겪습니다. 이런 경우 계절은 대기 순환과 열의 이동으로 나타납니다.
궤도가 타원형인 행성은 별에 가까워질 때 뜨겁고 멀어질 때 차가워져, 공전 궤도 자체가 계절의 주요 요인이 됩니다. 별이 변덕스러운 경우에는 단기간의 ‘기후 충격’이 더해져 계절이 더욱 극적일 수 있습니다.
🧭 정리: ‘계절’은 보편 개념이지만, 모습은 제각각
우주에도 계절은 존재합니다. 다만 그 형태는 천체의 조건에 따라 전혀 다르게 나타납니다. 지구는 자전축 기울기로 계절이 생기지만, 천왕성은 극단적 기울기로 수십 년 단위의 낮과 밤을 겪습니다. 금성과 달처럼 사실상 계절이 없는 곳도 있고, 명왕성과 혜성처럼 거리와 얼음의 승화가 계절을 대신하는 곳도 있습니다. 외계행성에 가면 계절의 정의는 더욱 폭넓게 확장됩니다.
결국 계절은 보편적인 현상이지만, 천체의 환경과 조건에 따라 완전히 다른 풍경을 만들어낸다는 것이 천문학적 진실입니다.