온도가 40℃까지 올라가는 한여름, 더위에 불쾌지수까지 높아지는 이때는, 강렬하게 내리쬐는 태양을 괜히 원망해보기도 한다. 그리고 날씨가 이렇게 더운 이유는 지구가 태양에 더 가까워졌기 때문이라고 생각하곤 한다.

추운 겨울날 난로와 가까워질수록 더 따뜻함을 느꼈던 경험에서 비롯된 생각일까? 하지만 사실은 오히려 그 반대다. 지구가 태양에 가장 가까워지는 때는 1년 중 가장 추운 1~2월이다. 그러면 우리나라가 7~8월 여름에 더운 ‘진짜’ 이유는 무엇인지 알아보자.

23.5도 기울어진 지구의 공전
우리가 살고 있는 이 지구는 하루에 한 번씩 자전을 하며 태양의 둘레를 공전하고 있다. 지구의 공전 궤도는 동그란 원이 아니라 태양의 중심에서 살짝 비켜난 달걀 모양이다. 따라서 태양 주변을 일정한 거리를 두고 도는 게 아니라 위치에 따라 지구와 태양 간 거리가 달라지는 것이다.

지구가 태양 가까이 갔을 때 여름이 온다고 생각하는 오류를 범하기 쉬운데, 사실은 그 반대다. 태양 주변을 공전하는 지구가 1년에 한 번씩 태양에 가장 가까워지는데, 이때는 여름이 아닌 겨울, 1월이다. 1월이면 북반구에 사는 사람들은 한겨울을 맞이한다. 우리나라를 비롯하여 미국, 프랑스, 영국 등 북반구에 있는 나라는 겨울인데, 뉴질랜드, 남아프리카공화국, 아르헨티나처럼 남반구에 있는 나라는 이때가 정반대로 한여름이다.

그렇다면 지구가 태양에서 멀어진 7, 8월에 북반구가 더운 이유는 무엇일까?
지구의 자전축이 남북방향으로 직각으로 서 있는 게 아니라 23.5도 기울어져 있다는 사실을 기억하자. 지구가 기울어져 있지 않다면 태양은 지구가 공전하는 동안 늘 적도를 똑바로 내리비출 것이다. 하지만 지구는 기울어졌기 때문에 지구가 태양의 빛을 받는 각도에 따라 빛을 받는 시간과 면적이 달라진다. 즉, 낮의 길이 변화와 태양의 고도차에 의해서 태양으로부터의 수열량(受熱量)은 위도에 따라 각각 다른 연변화를 나타내며, 이것이 계절변화를 일으키는 원인이 되는 것이다.

따라서 태양이 북회귀선에 위치할 때 남반구는 겨울이 되고, 반대로 남회귀선에 위치할 때 북반구는 겨울이 된다. 북반구를 기준으로 보면 태양이 적도 바로 위를 비출 때를 춘분(春分)이라고 하며 이 시기가 봄이다. 태양이 계속 북쪽으로 이동하여 지구상의 북위 23°27′의 위도선(북회귀선)에 이를 때를 하지(夏至)라고 하며 이즈음이 여름철이다. 이 북회귀선을 기점으로, 태양이 다시 남쪽으로 내려가 적도 바로 위에 있을 때가 추분이고 이때는 가을이다. 또 태양이 남위 23°27'의 위도선(남회기선) 위에 오는 때가 동지며 겨울이 된다.

낮이 가장 긴 하지와 가장 더운 대서
6~7월에 태양은 북반구를 더 오래 비추므로 여름철은 더울 뿐 아니라 낮의 길이도 길다. 1년 중 낮의 길이가 가장 긴 때가 바로 하지다. 태양이 북위 23°27′의 위도선(북회귀선)에 이르면 북반구의 지표면은 태양으로부터 가장 많은 열을 받는다. 그러나 하지가 1년 중 가장 더운 날이 아닌 이유는 지구의 땅 덩어리가 서서히 더워지고 또 서서히 식기 때문이다.

그래서 가장 많은 열을 받은 하지(6월 22일경)로부터 한 달쯤 후인 7월 20일부터 8월 초까지가 여름 중에서도 제일 더운 기간이 된다. 더위가 가장 심하다는 대서(大暑)가 7월 22일 또는 23일인 이유는 이 때문이다. 겨울철 역시 마찬가지로 1년 중 태양을 가장 적게 받는 동지(冬至, 12월 23일경) 때가 가장 춥지 않고 한 달 후인 1월 하순경이 가장 춥다.

그러나 이와 같은 천문학적 설명에 의하면, 위도가 같으면 같은 계절 변화를 나타내야 할 것이나, 실제로 같은 위도에서도 계절 변화는 반드시 일치하지 않는다. 예를 들면, 같은 위도라도 바다 가운데 있는 섬과 대륙 내부는 계절 변화의 양상이 매우 다르다. 계절 변화가 천문학적 원인 외에 해륙분포·지형·해발고도·해류·지면피복(地面被覆) 상태 차이 등의 작용에 의해서 복잡해지고 있기 때문이다.