지구의 하루가 자꾸 짧아진다…자전 속도, 왜 빨라졌나

올 여름 지구의 자전 속도가 빨라져 하루가 유난히 짧아지면서 과학자들의 관심을 끌고 있다고 CNN이 22일(현지시간) 보도했다.

시간대 정보제공 업체 타임엔드데이트(timeanddate)에 따르면, 지난 10일은 올해 들어 가장 짧은 날로 하루가 24시간보다 1.36밀리초(ms) 짧았다. 7월 22일과 8월 5일에도 하루가 짧아 22일은 24시간보다 1.34ms, 8월 5일은 1.25ms가 짧을 것으로 예상된다.

지구의 하루는 자전축을 중심으로 회전하는 데 걸리는 시간이다. 평균 24시간 또는 8만6천400초다. 하지만 실제로는 달의 중력, 대기의 계절적 변화 등 다양한 요인으로 인해 자전 주기가 약간씩 달라진다. 때문에 지구가 한 바퀴를 도는 데는 보통 8만6천400초보다 약간 더 걸리거나 덜 걸리는데, 일상생활에 눈에 띄는 영향을 미치지 않는 ms 단위 차이다.

하지만, 이런 불일치는 장기적으로 컴퓨터, 위성 및 통신에 영향을 미칠 수 있다. 이 때문에 관계자들은 1955년에 도입된 원자 시계를 사용하여 작은 시간 편차를 추적해왔다. 일부 전문가는 자전속도 차이에 따른 시간 변화가 과거 컴퓨터 연도표기 문제인 Y2K 문제와 유사한 시나리오로 이어질 수 있다고 보고 있다.

자전 속도 변화, 윤초 조정 가능성↑

원자시계는 원자가 1초 동안 움직이는 횟수인 ‘고유진동수’를 활용해 시간을 측정하며, 이렇게 계산된 시간을 협정세계시(UTC)로 정하고 있다. 이는 시간 측정의 세계 표준이자 모든 휴대폰과 컴퓨터의 시간 설정 기준이다.

천문학자들은 지구 자전도 추적하고 있다. 고정된 항성과 주위 행성의 위치를 확인하는 위성을 이용해 원자 시계의 시간과 지구가 실제로 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간 사이의 미세한 차이를 감지하는 방식이다.

미국 캘리포니아대학 샌디에이고 캠퍼스 스크립스 해양연구소의 지구물리학 명예교수 던컨 애그뉴는 "1972년 이후 하루가 약간 더 빨라지는 추세를 보여왔다”며 "하지만 변동은 있다. 마치 주식 시장을 보는 것과 같다. 장기적인 추세가 있고, 정점과 하락이 있다"고 밝혔다.

과거 수십 년 동안 지구가 비교적 느리게 자전해 국제 지구자전 및 참조시스템 서비스(IERRS)는 1972년 UTC에 윤초를 추가했다. 1970년대에만 모두 9차례 윤초가 추가됐지만 지구 자전 속도가 빨라지면서 2017년 이후에는 단 한 번의 윤초도 추가되지 않았다. 이후 2022년 국제도량형총회(CGPM)는 2035년 윤초를 폐지하기로 결정했다. .

하지만 애그뉴에 따르면, 지구 자전 속도가 앞으로 계속 이렇게 빨라진다면 결국 UTC에서 윤초 하나를 빼야 할 수도 있다고 밝혔다. 그는 "그 동안 음의 윤초는 존재하지 않았지만, 지금부터 2035년까지 윤초가 발생할 확률은 약 40%"라고 말했다.

자전 속도 빨라지는 이유는?

지구의 자전 속도가 빨라지는 원인은 무엇일까? 최근의 지구 자전 속도의 증가 원인은 구체적으로 설명되지 않았으나, 에그뉴는 지구 자전의 가장 단기적인 변화는 달과 조석에서 비롯된다고 말했다. 달이 지구와 가까워지면 조석 마찰 효과가 더 강해진다. 조석 마찰은 바닷물이 흐르는 조류와 해저면 사이의 마찰을 의미하는데 지구가 자전하는 에너지를 소모시켜 자전 속도를 아주 조금씩 느리게 만드는 역할을 한다.

그린란드 빙하가 예상보다 빠르게 녹아내리고 있는 것으로 밝혀졌다. (사진=Benoit Lecavalier)

기후 변화 역시 윤초 문제에 영향을 미치는 요인이다. 지구 온난화는 지구에 상당한 부정적인 영향을 미쳤지만, 시간 문제에 있어서는 지구 자전 가속화를 상쇄하는 역할을 했다. 작년에 애그뉴가 네이처에 발표한 연구 결과에 따르면, 남극과 그린란드의 얼음이 녹아 바다로 퍼져 나가 지구의 자전을 늦추는 것으로 나타났다. 마치 스케이트를 타는 사람이 팔을 머리 위로 올리고 회전하지만, 팔을 몸 쪽으로 접으면 회전 속도가 느려지는 것과 같은 원리다.

그는 "만약 지구 온난화가 없어 얼음이 녹지 않았다면, 우리는 이미 음의 윤초를 겪고 있었을 것”이라고 말했다. 미국 항공우주국(NASA)에 따르면 그린란드와 남극 대륙 빙상의 해빙수는 1993년 이후 지구 해수면 상승의 3분의 1을 차지한다.