기후 변화로 지구 자전 속도 느려지고 있다.

기후 변화로 지구 자전 속도 느려지고 있다.: 문광주 기자 / 기사승인 : 2026-03-15 20:55:37

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- 기후 변화로 인한 자전 속도 감소는 현재 세기당 약 1.33ms(밀리초) 느려져
- 유공충 껍데기의 화학적 조성을 통해 해수면 변동을 추적
- 이를 바탕으로 하루의 길이 변동을 수학적으로 계산
- 지구가 2000년에서 2020년 사이처럼 빠르게 자전

기후 변화로 지구 자전 속도 느려져
기후 변화로 하루 길이가 길어지는 것은 360만 년 만에 전례 없는 현상

점진적인 속도 감소:
기후 변화는 지구 자전 속도를 늦추어 하루의 길이를 늘리고 있다. 연구진에 따르면, 기후 변화로 인한 자전 속도 감소는 현재 세기당 약 1.33ms(밀리초)로, 지난 360만 년 동안 그 어느 때보다 빠른 속도다. 심지어 빙하기의 극심한 기후 변화조차도 오늘날 빙하 해빙과 그로 인한 해수 재분포로 인한 하루의 길이 변화 속도보다 느렸다고 한다.

▲ 극지방의 빙하가 녹으면 지구 표면의 질량 분포가 바뀌고, 이는 결국 지구 자전에 영향을 미친다. © Explora_2005/ Getty Images

지구 자전은 세계시와 24시간제를 구성하는 기본 원리다. 하지만 이 자전 속도는 일정하지 않고 달의 영향, 지구 핵 내부의 전류, 지표면 질량 이동 등 여러 요인에 따라 변화한다. 예를 들어, 공룡 시대에는 하루가 30분 짧았으며, 그 이후로 점차 길어져 왔다. 주된 원인은 달의 제동 효과다. 달의 조석력은 지구 자전을 세기당 약 2.4ms씩 늦춘다.

동시에, 다른 과정들이 달의 제동 효과를 상쇄한다. 여기에는 마지막 빙하기가 끝난 후 지구 지각의 반동과 지구 내부 핵의 자전 속도 감소가 포함된다. 역설적으로, 이로 인해 지구 외층은 더 빠르게 회전하게 되어 하루의 길이가 짧아진다.

기후가 지구 자전에 영향을 미치는 이유

중요한 영향을 미치는 또 다른 요인은 기후와 관련된 지구 표면의 물과 얼음 분포다. 극지방의 거대한 빙하가 녹고 녹은 물이 바다로 흘러들면 지구의 질량 균형이 깨진다. 해수면 상승은 지구 자전을 늦춘다. "이는 피겨 스케이터가 팔을 펼치면 천천히 회전하고, 몸 가까이에 붙이면 회전 속도가 빨라지는 것과 같다"고 취리히 연방 공과대학(ETH Zurich)의 주저자인 모스타파 키아니 샤반디(Mostafa Kiani Shahvandi)는 설명했다.

기후 변화로 인해 극지방의 얼음이 특히 많이 녹으면서, 이러한 기후 관련 영향으로 지구의 하루길이가 세기(世紀)당 약 1.33ms(밀리초)씩 길어지고 있다. 이는 달의 감속 효과를 증폭시키는 결과를 초래한다. "하지만 과거에도 기후 변화로 인해 하루의 길이가 이처럼 빠른 속도로 길어진 시기가 있었는지는 불분명했다"고 키아니 샤반디(Kiani Shahvandi)는 말했다. 수십만 년 또는 수백만 년 전의 정확한 자전 측정 자료가 없기 때문이다.

지난 360만 년 동안 하루의 길이 변화 살펴보기

하지만 다른 방법이 있다. 과거 기후가 지구 자전에 어떤 영향을 미쳤는지 알아내기 위해 키아니 샤반디와 그의 동료 베네딕트 소야(Benedikt Soja)는 해양 퇴적물에서 발견된 화석 증거를 분석했다. "유공충 껍데기의 화학적 조성을 통해 해수면 변동을 추적하고, 이를 바탕으로 하루의 길이 변동을 수학적으로 계산할 수 있다"고 그는 설명했다.

이 데이터를 분석하기 위해 연구진은 소위 물리 기반 확산 모델이라는 특별한 AI 시스템을 개발하고 훈련시켰다. 연구팀은 "이 딥러닝 알고리즘은 해수면 변화의 물리적 현상을 포착할 뿐만 아니라 고기후 데이터의 큰 불확실성에도 강건하다"고 설명했다. 이를 통해 지난 360만 년 동안 지구 인구 증가가 기후에 미친 영향을 재구성할 수 있었다.

변화 속도는 오늘날보다 높았던 적이 없었다.

결과:
빙하기 동안의 강한 기후 변동은 빙하의 성장과 수축뿐만 아니라 낮의 길이에도 영향을 미쳤다. 낮의 길이는 따뜻한 시기와 추운 시기에 맞춰 10~30밀리초씩 변동했는데, 이는 오늘날보다 훨씬 큰 변동폭이다. 하지만 샤반디와 소야의 보고에 따르면 이러한 변동은 수만 년에 걸쳐 발생했다. 지난 한 세기 동안 빙하기 동안 기후와 관련된 낮 길이의 비율 변화는 오늘날보다 더 극적으로 변하지 않았다. 오히려 정반대다.

연구진은 "지구 자전 주기의 변화율은 지난 360만 년 동안 그 어느 때보다 오늘날 더 높다"고 밝혔다. 낮 길이 변화율이 오늘날과 거의 비슷했던 것은 약 200만 년 전 한 번뿐이었다. 키아니 샤반디는 "지구가 2000년에서 2020년 사이처럼 빠르게 자전한 적은 그 이전에도 그 이후에도 없었다"고 말했다.

이것이 미래에 무엇을 의미할까?

연구진에 따르면, 이러한 연구 결과는 빙하기의 극한 상황에서도 지구가 현재처럼 단기간에 급격하게 온난화되지 않았음을 확인시켜 준다. 소자는 "낮 길이의 급격한 증가는 현대 기후 변화 속도가 적어도 360만 년 전 플라이오세 후기 이후로는 전례 없는 수준임을 시사한다"고 말했다. 인류는 온실가스 배출을 통해 지구 온난화를 유발할 뿐만 아니라, 지구 자전 속도를 늦춰 낮의 길이에도 영향을 미치고 있다.

지구 핵 내부의 과정이 이를 상쇄하지 않는 한, 미래에는 하루의 길이가 더욱 짧아질 수 있다. 소야 교수는 "21세기 말에는 기후 변화가 달의 주기보다 하루 길이에 더 큰 영향을 미칠 것"이라고 설명했다. 이 두 가지 요인이 복합적으로 작용하면 지구 자전과 원자시계를 기반으로 하는 협정 세계시(UTC) 사이의 간격이 점점 더 벌어져 더 잦은 시간 조정이 필요하게 될 것이다.

참고: