조석
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1. 개요
조석은 달과 태양의 중력, 지구 자전, 해안 지형 등의 요인에 의해 발생하는 해수면의 주기적인 승강 현상이다. 조석력에 의해 일어나며, 달과 태양의 위치에 따라 조차가 달라진다. 조석은 하루, 달, 연간 주기를 가지며, 사리, 조금 등의 현상을 보인다. 대한민국의 조석은 지역별로 특성이 다르며, 서해안은 조차가 크고, 동해안은 작다. 조석은 항해, 생태계, 생물 리듬, 문화 등 다양한 분야에 영향을 미치며, 지진 발생과도 관련이 있을 수 있다.
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| 조석 | |
|---|---|
| 조석 현상 관련 지도 정보 | |
| 기본 정보 | |
| 정의 | 천체의 중력으로 인해 발생하는 해수면의 주기적인 상승과 하강 현상 |
| 관련 용어 | 만조 간조 조류 |
| 조석의 원인 | |
| 주요 원인 | 달의 기조력 태양의 기조력 |
| 기타 영향 요인 | 지구의 자전 해안선의 모양 해저 지형 |
| 조석의 종류 | |
| 조석 주기 | 반일주조 일주조 혼합조 |
| 조석 진폭 | 사리 조금 |
| 조석의 영향 | |
| 해양 생태계 | 조간대 생물 분포 먹이 공급 서식지 변화 |
| 인간 활동 | 항해 어업 조력 발전 |
| 조석 예측 | |
| 방법 | 조화 분석 수치 모델링 |
| 활용 | 항만 운영 해양 안전 연안 방재 |
2. 조석의 원리
조석은 주로 달과 태양의 만유인력, 지구의 자전, 해안 지형 등 여러 요인의 복합적인 작용으로 발생한다. 태양에 의한 기조력은 달에 의한 기조력의 약 46% 정도로 더 약하다.[18]
조석 물리학에 대한 연구는 천체 역학의 초기 발달에 중요한 역할을 했으며, 하루에 두 번의 조석이 발생하는 현상은 달의 중력으로 설명되었다. 이후 일일 조석은 달과 태양의 중력 상호 작용으로 더욱 정확하게 설명되었다.
셀레우코스는 기원전 150년경에 조석이 달에 의해 발생한다고 이론화했다. 물에 대한 달의 영향은 프톨레마이오스의 ''테트라비블로스''에서도 언급되었다.[18] 725년 베다는 De temporum rationela(''시간 계산'')에서 반일 주조와 조수 높이의 변화 현상을 달과 그 위상과 연결시켰다. 베다는 조석이 매일 4/5시간 늦게 상승하고 하강하며, 이는 달이 4/5시간 늦게 뜨고 지는 것과 같다는 점을 먼저 언급했다.[19]
이후 중세 시대의 조석에 대한 이해는 주로 무슬림 천문학자들의 저작물에 기초했다.[20] 아부 마샤르 알발키(사망 886년경)는 그의 Introductorium in astronomiamla에서 썰물과 밀물 조석이 달에 의해 발생한다고 가르쳤다.[20] 12세기에 알 비트루지(사망 1204년경)는 조석이 천체의 일반적인 순환에 의해 발생한다는 개념을 기여했다.[20]
시몬 스테빈은 1608년 De spiegheling der Ebbenvloetnl(''썰물과 밀물의 이론'')에서 달의 인력이 조석의 원인이라는 생각을 주장했다.[21][22] 1609년 요하네스 케플러 또한 달의 중력이 조석을 일으킨다는 것을 정확하게 제시했다.[23] 갈릴레오 갈릴레이는 1632년 ''두 개의 주요 세계 체계에 관한 대화''에서 조석에 대한 설명을 제공했지만, 이 이론은 지구의 태양 주위 운동으로 인해 발생하는 물의 출렁임에 조석의 원인을 귀속시켰기 때문에 부정확했다.
아이작 뉴턴(1642–1727)은 조석을 천체의 질량에 의한 중력적 인력의 결과로 설명한 최초의 인물이었다. 그의 조석 설명은 ''자연 철학의 수학적 원리''(1687)에 발표되었으며, 만유인력의 법칙을 사용하여 달과 태양의 인력을 조석을 발생시키는 힘의 근원으로 설명했다. 뉴턴과 피에르시몽 라플라스 이전의 다른 사람들은 정적 시스템(평형 이론)의 관점에서 문제를 연구했으며, 이는 지구 전체를 균일하게 덮는 비관성 해양에서 발생할 조석을 설명하는 근사치를 제공했다.[24]
1740년 파리의 프랑스 과학 아카데미는 조석에 관한 최고의 이론 에세이에 대한 상을 수여했다. 다니엘 베르누이, 레온하르트 오일러, 콜린 맥로린 및 앙투안 카발레리가 상을 공유했다.[27] 1770년 제임스 쿡의 바크 HMS ''엔데버''가 그레이트 배리어 리프에 좌초되었다. 7주 동안 조석을 관찰한 결과 조금일 때 하루에 두 번의 조석은 비슷했지만, 사리에는 아침에 약 2.13m 상승하고 저녁에 약 2.74m 상승했다.[28]
피에르시몽 라플라스는 해양의 수평 흐름을 표면 높이와 연결하는 일련의 편미분 방정식을 공식화했는데, 이는 물 조석에 대한 최초의 주요 동적 이론이었다. 라플라스 조석 방정식은 오늘날에도 여전히 사용되고 있다. 윌리엄 톰슨, 1대 켈빈 남작은 라플라스의 방정식을 와도로 다시 작성하여 켈빈파로 알려진 조석에 의해 구동되는 해안에 갇힌 파동을 설명하는 해를 허용했다.[29][30][31] E. W. 브라운의 달의 운동을 설명하는 달 이론을 기반으로 아서 토마스 두드슨은 1921년에 첫 번째 조화 형식의 조석 발생 포텐셜의 현대적 개발을 개발하고 발표했다.[32] 두드슨은 388개의 조석 주파수를 구별했다.[33]
고대 시대부터 조석 관찰 및 논의는 정교해졌으며, 처음에는 매일 반복되는 현상을 기록하고, 그 다음에는 조석과 태양 및 달의 관계를 기록했다. 피테아스는 기원전 325년경 영국 제도를 여행했고, 삭망조를 달의 위상과 처음 관련지은 사람으로 보인다. 기원전 2세기에 헬레니즘 천문학자 셀레우코스는 자신의 지동설을 뒷받침하기 위해 조석 현상을 정확하게 설명했다.[35] 스트라본 (1.1.9)에 따르면, 셀레우코스는 조석을 달의 인력과 처음 연결했으며, 조석의 높이는 태양에 대한 달의 위치에 따라 달라진다고 말했다.[36]
대 플리니우스의 박물지에는 많은 조석 관찰이 기록되어 있다.[92] 에우리포스 해협과 메시나 해협을 통한 강한 해류는 아리스토텔레스를 당혹스럽게 했다. 필로스트라토스는 ''티아나의 아폴로니우스의 생애''의 5권에서 조석에 대해 논했다. 서기 730년경 유럽에서 존경받는 베다는 영국 제도 한쪽 해안에서 밀물이 상승하는 것이 다른 쪽 해안에서 밀물이 하강하는 것과 어떻게 일치하는지 설명하고, 노섬브리아 해안을 따라 고조 시간의 진행을 묘사했다.
중국 최초의 조석표는 서기 1056년에 기록되었다. 최초의 알려진 영국 조석표는 1213년에 사망한 세인트 앨번스(St. Albans)의 수도원장인 존 윌링포드가 작성한 것으로 생각된다.[37] 1614년 클로드 다베빌은 Isle de Maragnan et terres circonvoisines프랑스어라는 작품을 출판했는데, 여기서 그는 투피남바족이 유럽보다 먼저 달과 조석의 관계에 대한 이해를 가지고 있었다는 것을 밝혔다.[38]
윌리엄 톰슨 (켈빈 경)은 1867년부터 조석 기록에 대한 최초의 체계적인 조화 분석을 주도했다. 전체 사리-조석 주기에 대한 최초의 알려진 해수면 기록은 1831년 템스 강 어귀의 해군 부두에서 만들어졌다. 많은 대형 항구들은 1850년까지 자동 조위 관측소를 갖추었다. 존 러벅은 1840년에 대영 제국, 아일랜드 및 인접 해안에 대한 조석 동시선(co-tidal lines)을 처음으로 매핑한 사람 중 한 명이었다.[40] 윌리엄 웨웰은 이 작업을 확장하여 1836년에 거의 전 세계적인 차트를 완성했다.[41]
천체의 인력에 의한 조석 이론을 고안한 사람은 뉴턴과 라플라스이다. 뉴턴은 기조력에 대한 해면의 정역학적 평형 상태를 다룬 반면, 라플라스는 해수의 동역학적 운동을 방정식화했다.[93][94]
2. 1. 조석력
조석을 일으키는 힘을 기조력이라 하며, 기조력은 천체와의 거리의 세제곱에 반비례한다.[105] 기조력은 달과 태양 등의 천체가 지구에 작용하는 만유인력과, 지구와 천체의 공통 무게 중심을 중심으로 공전하는 지구의 원심력의 합이다. 달과 마주보는 지역에서는 달이 작용하는 만유인력이 가장 크기 때문에 만조가 된다. 달과 반대편에 있는 지역에서는 달과 지구의 공통 무게중심을 도는 원심력이 더 크게 작용하여 마찬가지로 만조가 된다.
조석은 차등 중력으로도 설명할 수 있다. 즉, 달이 지구에 작용하는 중력은 지구상의 각 지점마다 그 크기와 방향이 다른데, 지구 중심에 작용하는 중력을 각 지점마다 빼면 그 결과가 해당 지역에서의 기조력이 된다.
태양이 지구에 작용하는 중력은 달이 작용하는 중력의 약 179배 정도이지만, 태양은 달과 지구 사이의 거리보다 약 389배 정도 멀리 떨어져 있기 때문에 태양에 의한 기조력은 달에 의한 기조력의 약 46% 정도로 약하다. 사리 때 기조력에서 달은 약 69%, 태양은 약 31% 정도를 차지한다. 더 정확히는 달의 기조력에 의한 가속도는 1.1×10−7 ''g'', 태양에 의한 가속도는 0.52×10−7 ''g'' 정도이다.''(g''는 중력가속도)
2. 2. 균형조석론
뉴턴의 조석 이론인 균형조석론에서는 해수의 마찰력과 관성력을 무시하고 해수가 받는 힘에 즉각적으로 반응한다고 가정한다. 즉, 해수면은 항상 힘의 평형 상태를 유지하고 있다고 가정한다.[48]
균형조석론은 인력을 가하는 천체(달 또는 태양) 방향으로 길게 늘어난 해양의 조석 융기를 만들어낸다. 이것은 천체에 가장 가깝거나 가장 먼 곳의 수직적인 인력에 의해 발생하는 것이 아니다(이는 매우 약하다). 오히려 접선 또는 인력 조석력에 의해 발생하며, 이는 천체로부터 약 45도에서 가장 강하고, 수평적인 조류를 발생시킨다.[49][50][51][52]
3. 조석의 특성
조석은 태양과 달의 만유인력과 상대적인 위치, 지구의 자전, 해안 지형 등 여러 요인의 영향을 받는다. 태양에 의한 기조력은 달에 의한 기조력의 약 46% 정도로 더 약하다.[4]
조석은 일반적으로 하루에 두 번의 고조와 저조가 나타나는 '반일주조'와 하루에 한 번의 조석 주기가 나타나는 '일주조'로 나타난다. 고조(만조) 시 해수면이 가장 높아지고, 저조(간조) 시 해수면이 가장 낮아지는데, 이를 통틀어 '간만'이라고 한다. 고조나 저조 시에는 해수면의 승강이 멈춘 것처럼 보이는데, 이를 '정조'라고 한다. 고조와 저조 시의 수위 차이는 '조차'라고 부른다.[83]
간만은 보통 하루에 두 번씩 발생하며, 간조에서 다음 간조까지의 주기는 평균 약 12시간 25분이다. 따라서 간만의 시각은 매일 약 50분씩 늦어진다. 하루에 각각 2번씩 고조와 저조가 있는 경우를 '1일 2회조', 각각 1번씩의 경우를 '1일 1회조'라고 한다.[84]
| 해설 | |
|---|---|
| 고조(高潮) | 조석에 의해 해수면이 최고에 이른 시점의 상태. 기호는 "H.W." |
| 낙조(落潮) | 고조에서 해수면이 하강하여 저조에 이르기까지의 기간. 썰물이라고도 한다. |
| 저조(低潮) | 조석에 의해 해수면이 최저에 이른 시점의 상태. 기호는 "L.W." |
| 창조(漲潮) | 저조에서 해수면이 상승하여 고조에 이르기까지의 기간. 밀물이라고도 한다. |
3. 1. 조석 주기
조석은 일반적으로 하루에 두 번 고조와 저조가 발생하는 반일주조, 하루에 한 번 조석 주기가 나타나는 일주조, 이 두 가지가 혼합된 혼합조 등 다양한 주기로 나타난다. 또한, 조차(고조와 저조의 수위 차이)가 가장 큰 시기를 사리(대조), 가장 작은 시기를 조금(소조)이라고 부른다.[4]조석에 의해 발생하는 진동하는 해류는 '''조류''' 또는 '''조석 해류'''라고 불린다. 조류가 멈추는 순간을 ''정조''라고 하며, 일반적으로 고조와 저조 근처에서 발생하지만, 정조의 순간이 고조와 저조의 순간과 크게 다른 지역도 있다.[4]
반일주기 조차(하루의 절반 동안의 고조와 저조의 높이 차이)는 2주기 주기로 변동한다. 한 달에 약 두 번, 삭과 망 근처에서 태양, 달, 지구가 일직선(합)을 이룰 때, 태양에 의한 조석력은 달에 의한 조석력을 강화한다. 이때 조석의 조차는 최대가 되며, 이를 '''사리'''라고 한다. 사리는 "솟아오르다, 분출하다, 상승하다"라는 의미를 지닌다.[7]
달이 상현달이나 하현달일 때, 지구에서 볼 때 태양과 달은 90° 떨어져 있고(사분), 태양의 조석력은 달의 조석력을 부분적으로 상쇄한다. 달 주기의 이러한 시점에서 조석의 조차는 최소가 되며, 이를 '''조금'''이라고 한다. "조금(Neap)"은 앵글로색슨 단어로 "힘이 없는"을 의미한다.[9]
사리는 평균보다 높은 고조, 평균보다 낮은 저조, 평균보다 짧은 "정조" 시간, 평균보다 강한 조류를 야기한다. 조금은 덜 극단적인 조석 조건을 야기한다. 사리와 조금 사이에는 약 7일의 간격이 있다.
조석의 간만의 주기 및 크기는 태음태양력의 삭망월을 기반으로 한 주기나, 달과 태양의 위상으로 결정된다. 현재, 기상청과 일본수로협회가 달과 태양의 위상에 따른 조석표를 발표하고 있는데, 양자는 황경차와 조석 이름의 대응이 미묘하게 다르다. 일본수로협회의 것은 일본수로협회 해양정보연구센터의 약칭을 사용한 "'''MIRC 방식'''"이라고 불리는 경우가 많다.
아래는 MIRC 방식에 따른 정의이다.
| 조석 이름 | 황경차 |
|---|---|
| 대조 | 343 ~ 31도 |
| 중조 | 31 ~ 67도 |
| 소조 | 67 ~ 103도 |
| 장조 | 103 ~ 115도 |
| 약조 | 115 ~ 127도 |
| 중조 | 127 ~ 163도 |
| 대조 | 163 ~ 211도 |
| 중조 | 211 ~ 247도 |
| 소조 | 247 ~ 283도 |
| 장조 | 283 ~ 295도 |
| 약조 | 295 ~ 307도 |
| 중조 | 307 ~ 343도 |
3. 1. 1. 하루 주기
지구의 자전에 따라 발생하는 상하 운동은 약 반일 주기로 변동한다. 해수면이 가장 높아지는 때를 '''고조'''(高潮) 또는 '''만조'''(滿潮)라 하고, 해수면이 가장 낮아지는 때를 '''저조'''(低潮) 또는 '''간조'''(干潮)라 한다. 이러한 현상을 통틀어 '''간만'''(干満)이라고 한다.[83]조석은 일반적으로 하루에 두 번의 고조와 두 번의 저조가 나타나는 ''반일주'' 또는 하루에 한 번의 조석 주기가 나타나는 ''일주'' 현상으로 발생한다. 특정 날의 두 고조는 높이가 같지 않은 경우가 일반적인데, 이를 조석표에서 ''대조''와 ''소조''로 구분한다. 마찬가지로, 하루의 두 저조는 ''대저''와 ''소저''로 구분한다.
간만은 보통 하루에 두 번씩 있으며, 간조에서 다음 간조까지의 주기는 평균 약 12시간 25분이다. 따라서 간만의 시각은 매일 약 50분씩 늦어진다. 하루에 각각 2번씩 고조와 저조가 있는 경우를 '''1일 2회조''', 각각 1번씩의 경우를 '''1일 1회조'''라고 한다.[84] 1일 2회조의 경우, 오전과 오후 각각의 고조와 저조의 차이를 일조 부등이라고 하며, 높은 쪽의 고조를 고고조, 낮은 쪽의 저조를 저저조라고 부른다.[84]
고조나 저조 시에는 해수면의 승강이 멈춘 것처럼 보이는데, 이 현상을 '''정조'''(停潮)라고 한다.[83] 고조 시와 저조 시의 수위 차이는 '''조차'''(潮差)라고 한다.[83]
| 해설 | |
|---|---|
| 고조(高潮) | 조석에 의해 해수면이 최고에 이른 시점의 상태. 기호는 "H.W." |
| 낙조(落潮) | 고조에서 해수면이 하강하여 저조에 이르기까지의 기간. 썰물이라고도 한다. |
| 저조(低潮) | 조석에 의해 해수면이 최저에 이른 시점의 상태. 기호는 "L.W." |
| 창조(漲潮) | 저조에서 해수면이 상승하여 고조에 이르기까지의 기간. 밀물이라고도 한다. |
3. 1. 2. 달 주기
조석 주기는 삭망월을 기반으로 하며, 대조와 소조가 발생한다.삭이나 망 무렵에는 달, 태양, 지구가 일직선으로 놓여 달에 의한 조석력과 태양에 의한 조석력이 겹쳐지므로, 고저차가 큰 '''대조'''가 된다. 상현이나 하현 무렵에는 달, 지구, 태양이 직각으로 놓여 태음조와 태양조가 서로 상쇄되므로 '''소조'''가 된다.
소조 말기, 상현·하현에서 1~2일 지난 무렵에는 간만의 변화가 완만하게 오랫동안 지속되는 것처럼 보이는데, 이를 '''장조'''라고 한다. 장조가 지나면 차츰 간만의 차이가 커져가는데, 이 상태를 "조수가 돌아온다"라고 말하며, 장조의 다음 날을 '''약조'''라고 한다. 대조와 소조 사이의 기간을 '''중조'''라고 한다.
3. 2. 기준면
조석의 기준면은 가장 높은 수준부터 가장 낮은 수준까지 다음과 같이 정의할 수 있다.
3. 3. 조석 성분
조석 성분은 특정 기간 동안 조석 변화에 영향을 미치는 여러 요인의 순수한 결과이다. 주요 성분에는 지구 자전, 지구에 대한 달과 태양의 위치, 지구 적도 상공의 달의 고도(높이), 그리고 해저 지형이 포함된다.[10] 반나절 미만의 주기를 가진 변화는 ''조화 성분''이라고 하며, 며칠, 몇 달 또는 몇 년의 주기는 ''장주기'' 성분이라고 한다.대부분의 지역에서 가장 큰 구성 요소는 ''주요 달 반일 주기''이며, ''M2 조석 성분'' 또는 ''M2 조석 성분''이라고도 한다.[10] 주기는 약 12시간 25.2분으로, 평균 달 자오선에서 다음 자오선까지의 시간을 나타내는 ''조석 달의 날''의 정확히 절반이며, 이는 지구를 달에 대해 한 바퀴 회전시키는 데 필요한 시간이다.
4. 대한민국의 조석
대한민국은 지역에 따라 조석의 특성이 다르게 나타난다. 조수간만의 차가 큰 서해안과 남해안에는 갯벌이 잘 발달해 있다. 전라남도 진도 등에서는 썰물 때 섬과 섬 사이를 연결하는 바닷길이 열리는 현상이 일어나기도 한다. 평균 해수면은 2~3월에 가장 낮고 8월에 가장 높다.[106]
과거에는 밀물을 이용해 강 하구에서 하천을 따라 내륙으로 선박을 쉽게 들일 수 있었기 때문에 조수 영향권 내의 지역에 주요 교역장이 형성되었다. 한강의 송파나루, 영산강의 영산포 등이 대표적이나, 운송 수단의 발전으로 이러한 포구들은 쇠퇴하였다. 오늘날은 단주기(약 1개월) 또는 장주기(약 1년)의 조석 변화를 예측할 수 있다.
4. 1. 서해안
서해안은 세계적으로 조수간만의 차가 큰 지역으로, 특히 아산만 부근은 조차가 평균 약 6.1m 정도로 한국 연안 중 가장 크다.[106] 북쪽에서 남쪽으로 갈수록 조차는 낮아지고 평균 고조간격은 짧아진다. 갯벌이 잘 발달되어 있으며, 시화호조력발전소가 있다.
4. 2. 남해안
남해안은 하루 두 번 조석이 일어난다. 서쪽에서 동쪽으로 갈수록 조차는 낮아지고 평균 고조 간격은 약 8시간에서 11시간으로 짧아진다. 갯벌이 잘 발달되어 있다.[106] 전라남도 진도 등 일부 지역에서는 썰물 때 섬과 섬 사이를 연결하는 바닷길이 열리는 현상이 나타나기도 한다.[106]
4. 3. 동해안
동해안은 수심이 깊고 일본 열도로 둘러싸여 있어 조차가 0.3m 내외로 작은 편이며, 특히 포항 부근은 조차가 평균 약 0.2m 정도로 조차가 가장 적은 지역이다.[106] 동해안에서는 계절에 따라 하루에 간조와 만조가 1번씩만 생기기도 한다.4. 4. 조석 예측
대한민국 해양수산부 국립해양조사원에서는 국내 연안 150여 개 지역의 조석 정보를 제공하고 있다.[106]5. 조석의 물리학
조석 현상은 뉴턴과 라플라스 등에 의해 물리학적으로 설명되어 왔다. 뉴턴은 기조력에 대한 해면의 정역학적 평형 상태를 다룬 반면, 라플라스는 해수의 동역학적 운동을 방정식으로 표현했다.[93][94] 행성에 나타나는 조석을 예측하는 이론을 '''조석 이론'''이라 하며, 균형조석론, 동역학적 조석론 등이 있다. 조석은 태양과 달의 만유인력과 상대적인 위치, 지구의 자전, 해안 지형 등 여러 요인의 영향을 받는다.
5. 1. 힘
기조력은 천체의 질량에 비례하고 거리의 세제곱에 반비례한다.[105] 기조력은 달과 태양 등의 천체가 지구에 작용하는 만유인력과, 지구와 천체의 공통 무게 중심을 중심으로 공전하는 지구의 원심력의 합이다.조석은 차등 중력으로도 설명할 수 있다. 즉 달이 지구에 작용하는 중력은 지구상의 각 지점마다 그 크기와 방향이 다른데, 지구 중심에 작용하는 중력을 각 지점마다 빼면 그 결과가 해당 지역에서의 기조력이 된다.
태양이 지구에 작용하는 중력은 달이 작용하는 중력의 약 179배 정도이지만, 태양은 달과 지구 사이의 거리보다 약 389배 정도 멀리 떨어져 있기 때문에 태양에 의한 기조력은 달에 의한 기조력의 약 46% 정도로 약하다.
거대한 물체(이하 달)가 광대한 천체(이하 지구)의 표면이나 내부에 있는 작은 입자에 가하는 조석력은 달이 입자에 가하는 중력과, 입자가 지구 질량 중심에 위치해 있을 경우 입자에 가해질 중력의 벡터 차이이다.
천체가 지구에 가하는 중력은 지구와의 거리의 제곱에 반비례하지만, 최대 조석력은 이 거리의 세제곱에 근사적으로 반비례한다.[46]
:
여기서 M은 천체의 질량, d는 그 거리, ρ는 평균 밀도, r은 반지름이다. 비율 r/d는 하늘에서 물체가 차지하는 각도와 관련이 있다. 태양과 달은 하늘에서 거의 같은 지름을 가지고 있기 때문에, 태양의 조석력은 평균 밀도가 훨씬 낮고, 달의 46%에 불과하기 때문에 달의 조석력보다 작다.
5. 2. 평형
평형 조석은 육지가 없는 지구를 가정한 이상적인 조석이다.[48] 인력을 가하는 천체(달 또는 태양) 방향으로 길게 늘어난 해양의 조석 융기가 만들어지는데, 이는 천체에 가장 가깝거나 가장 먼 곳의 수직적인 인력이 아니라 접선, 즉 인력 조석력에 의해 발생한다. 이 힘은 천체로부터 약 45도에서 가장 강하며, 수평적인 조류를 발생시킨다.[49][50][51][52]5. 3. 라플라스 조석 방정식
피에르시몽 라플라스는 해양의 수평 흐름을 표면 높이와 연결하는 일련의 편미분 방정식을 공식화했는데, 이는 물 조석에 대한 최초의 주요 동적 이론이었다. 라플라스 조석 방정식은 오늘날에도 여전히 사용되고 있다. 윌리엄 톰슨, 1대 켈빈 남작은 라플라스의 방정식을 와도로 다시 작성하여 켈빈파로 알려진, 조석에 의해 구동되는 해안에 갇힌 파동을 설명하는 해를 허용했다.[29][30][31]해양의 깊이는 수평적인 넓이에 비해 훨씬 작다. 따라서 조석력에 대한 반응은 다음 특징을 갖는 라플라스 조석 방정식을 사용하여 모델링할 수 있다.
- 수직(또는 방사형) 속도는 무시할 수 있으며 수직 전단이 없다. 즉, 면 흐름이다.
- 힘은 오직 수평(탄젠트ial) 방향으로만 작용한다.
- 코리올리 효과는 유동 방향에 수직으로 작용하고 속도에 비례하는 관성력(가상의)으로 나타난다.
- 표면 높이의 변화율은 속도의 음의 발산에 깊이를 곱한 값에 비례한다. 수평 속도가 해양을 면으로 늘리거나 압축함에 따라 부피는 얇아지거나 두꺼워진다.
경계 조건은 해안선을 가로지르는 흐름이 없고 바닥에서 자유 미끄러짐을 결정한다.
코리올리 효과(관성력)는 적도를 향해 움직이는 흐름을 서쪽으로, 적도에서 멀어지는 흐름을 동쪽으로 유도하여 해안에 갇힌 파동을 발생시킨다. 마지막으로, 점성에 비유되는 소산 항을 추가할 수 있다.
6. 조석 관측 및 예측
조석은 예로부터 관측과 논의의 대상이었으며, 초기에는 매일 반복되는 현상 기록에서 시작하여 점차 태양 및 달과의 관계를 파악하는 수준으로 발전했다. 기원전 325년경 피테아스는 영국 제도 여행 중 삭망조와 달의 위상 간의 연관성을 처음으로 제시한 것으로 보인다.
기원전 2세기 헬레니즘 시대의 천문학자 셀레우코스는 지동설을 뒷받침하기 위해 조석 현상을 정확하게 설명했다.[35] 그는 조석이 달에 의해 발생하며, 조석의 시간과 강도가 세계 각지에서 다르다는 점을 언급했다. 스트라본에 따르면, 셀레우코스는 조석을 달의 인력과 처음 연결하고, 조석의 높이가 태양에 대한 달의 위치에 따라 달라진다고 주장했다.[36]
대 플리니우스는 박물지에서 삭망조가 보름달이나 초승달 며칠 후에 발생하며, 분점 즈음에 가장 높다는 등 다양한 조석 관찰 결과를 기록했다. 스트라본은 페르시아만의 조석이 달이 적도면에서 가장 멀리 떨어져 있을 때 가장 크다고 묘사했다. 필로스트라토스는 티아나의 아폴로니우스의 생애에서 조석을 "정령"의 탓으로 돌렸다. 서기 730년경 베다는 영국 제도 한쪽 해안의 밀물 상승과 다른 쪽 해안의 밀물 하강의 상관관계를 설명하고, 노섬브리아 해안을 따라 고조 시간의 진행을 묘사했다.
1056년 중국에서 최초의 조석표가 기록되었는데, 이는 첸탕강의 조류를 보기 위한 방문객들을 위한 것이었다. 최초의 영국 조석표는 1213년에 사망한 세인트 앨번스의 수도원장 존 윌링포드가 작성한 것으로 추정되며, 템스 강 하구의 고조가 런던보다 3시간 빠르다는 내용 등을 담고 있다.[37] 1614년 클로드 다베빌은 투피남바족이 달과 조석의 관계를 유럽보다 먼저 이해하고 있었다고 기록했다.[38]
윌리엄 톰슨(켈빈 경)은 1867년부터 조석 기록의 체계적인 조화 분석을 주도하여 조석 예측 기계를 제작했다.[39] 1831년 템스 강 어귀에서 최초로 사리-조석 주기에 대한 해수면 기록이 만들어졌고, 1850년까지 많은 대형 항구에 자동 조위 관측소가 설치되었다.
존 러벅과 윌리엄 웨웰은 19세기 중반 조석 동시선(co-tidal lines) 지도를 제작했으며, 웨웰은 앰피드로믹 포인트의 존재를 예측했다.[40][41][42][43][29] 20세기 후반 지질학자들은 석탄기의 고대 조석 발생을 기록하는 조석 리듬암을 발견했다.[44][45]
실제 만조와 간조는 해수의 관성, 해류, 수온, 염분 농도, 기압, 만의 형태 등 다양한 요인에 의해 천문학적 예측과 차이가 발생한다. 실제 조위 변화는 다양한 파동을 중첩한 푸리에 급수로 나타낼 수 있으며, 개별 파동을 분조라고 한다.[95] 조위 예보 기관에서는 수십 개의 분조를 사용하여 예상 조위를 계산한다.[96]
6. 1. 시기
조석력은 등조선을 따라 전 세계 해양을 순회하며, 해저 지형은 특정 지점의 조석 시간과 높이에 영향을 미친다. 해안선과 해저의 모양은 조석이 전파되는 방식을 변화시키므로, 하늘에서 달의 위치로 만조 시간을 예측하는 간단하고 일반적인 규칙은 없다. 수중 해저 지형과 해안선 모양과 같은 해안 특성은 개별 위치 특성이 조석 예측에 영향을 미친다는 것을 의미하며, 실제 만조 시간과 높이는 조석 흐름에 대한 해안 지형의 영향으로 인해 모델 예측과 다를 수 있다.[56][57][58]
달과 태양에 의한 조석력은 등조선도에 표시된 경로를 따라 전 세계 해양을 순회하는 매우 긴 파도를 생성한다. 파도의 마루가 항구에 도달하는 시간이 바로 그 항구의 고조 시간을 나타낸다. 파도가 해양을 순회하는 데 걸리는 시간은 또한 달의 위상과 조석에 미치는 영향 사이에 지연이 있음을 의미한다. 예를 들어, 북해의 대조와 소조는 보름달/그믐달과 상현달/하현달보다 이틀 늦게 나타난다. 이것을 조석의 ''연령''이라고 한다.[60][61]
해양의 해저지형은 특정 해안 지점의 조석 시간과 높이에 큰 영향을 미친다. 극단적인 경우도 있는데, 캐나다 동해안의 펀디 만은 그 모양, 해저지형 및 대륙붕 가장자리로부터의 거리를 고려하여 세계에서 가장 높은 조석을 가진 곳으로 종종 언급된다.[62]
지구의 경우, 자전에 따라 상하 운동이 약 반일 주기로 변동한다. 해수면이 가장 높아지는 때를 '''고조'''(高潮)·'''만조'''(満潮)·'''밀물'''이라고 하며, 해수면이 가장 낮아지는 때를 '''저조'''(低潮)·'''간조'''(干潮)·'''썰물'''이라고 하며, 이러한 현상을 통틀어 '''간만'''(干満)이라고 한다.
어느 지점에서의 간만은 보통 하루에 2번씩 있으며, 간조에서 다음 간조까지의 주기는 평균 약 12시간 25분이다. 따라서 간만의 시각은 매일 약 50분씩 늦어지게 된다. 그러므로 하루에 1번의 날도 일 년에 몇 번 있다. 하루에 각각 2번씩 고조와 저조가 있는 경우를 '''1일 2회조'''(1日2回潮), 각각 1번씩의 경우를 '''1일 1회조'''(1日1回潮)라고 한다.[84]
| 해설 | |
|---|---|
| 고조(高潮) | 조석에 의해 해수면이 최고에 이른 시점의 상태. 기호는 "H.W." |
| 낙조(落潮) | 고조에서 해수면이 하강하여 저조에 이르기까지의 기간. 썰물이라고도 한다. |
| 저조(低潮) | 조석에 의해 해수면이 최저에 이른 시점의 상태. 기호는 "L.W." |
| 창조(漲潮) | 저조에서 해수면이 상승하여 고조에 이르기까지의 기간. 밀물이라고도 한다. |
6. 2. 분석
아이작 뉴턴의 중력 이론은 하루에 일반적으로 두 번의 조석이 발생하는 이유를 처음으로 설명하고 조석력과 거동에 대한 상세한 이해를 제공할 수 있게 했다. 충분히 상세한 순간적인 천문학적 힘에 대한 지식을 통해 조석을 예측할 수 있을 것 같지만, 주어진 위치의 실제 조석은 여러 날에 걸쳐 축적된 수체의 천문학적 힘에 의해 결정된다. 또한 정확한 결과를 얻기 위해서는 모든 해양 분지의 모양, 즉 해저 지형과 해안선의 모양에 대한 상세한 지식이 필요하다.조석을 분석하는 현재 절차는 1860년대 윌리엄 톰슨에 의해 도입된 조화 분석 방법을 따른다. 이는 해와 달의 운동에 대한 천문학적 이론이 많은 수의 성분 주파수를 결정하고, 각 주파수에서 조석 운동을 일으키는 경향이 있는 힘의 성분이 존재하지만, 지구의 각 관심 지점에서 조석은 각 주파수에 대해 해당 지역 고유의 진폭과 위상으로 반응한다는 원리에 기반한다. 따라서 각 관심 지점에서 조석 높이는 충분히 오랜 기간(일반적으로 이전에 연구되지 않은 새로운 항구의 경우 1년 이상) 측정되어 분석을 통해 각 중요한 조석 생성 주파수에서 응답을 구별하고 실용적인 조석 예측을 가능하게 할 수 있을 정도로 천문학적 조석력의 가장 강력한 알려진 성분의 충분한 수에 대한 조석 상수를 추출할 수 있다. 조석 높이는 각 성분에 대해 일정한 진폭과 위상 지연을 가지면서 조석력을 따라갈 것으로 예상된다. 천문학적 주파수와 위상은 확실하게 계산할 수 있으므로, 천문학적 조석 생성력의 조화 성분에 대한 응답이 발견되면 다른 시간의 조석 높이를 예측할 수 있다.
조석의 주요 패턴은 다음과 같다.
- 하루 두 번의 변화
- 하루의 첫 번째 조석과 두 번째 조석의 차이
- 사리-조석 주기
- 연간 변화
'최대 천문 조석'은 해와 달이 지구에 가장 가까이 위치할 때의 지점 조석이다.
주기적으로 변하는 함수에 직면했을 때, 표준 접근 방식은 푸리에 급수를 사용하는 것이다. 푸리에 급수는 사인파 함수를 특정 기본 주기의 주파수가 0, 1, 2, 3 등인 '기저' 세트로 사용하는 분석 형식이다. 이러한 배수는 기본 주파수의 '고조파'라고 하며, 이 과정을 조화 분석이라고 한다. 사인 함수 기저 세트가 모델링하려는 거동에 적합하다면 비교적 적은 수의 고조파 항을 추가해야 한다. 궤도 경로는 거의 원형이므로 사인 변화가 조석에 적합하다.
조석 높이 분석의 경우, 푸리에 급수 접근 방식은 실제로는 단일 주파수와 그 고조파를 사용하는 것보다 더 정교하게 만들어져야 한다. 조석 패턴은 (달 이론에서와 같이) 지구, 달의 운동과 궤도의 모양과 위치를 정의하는 각도의 다양한 조합에 해당하는 많은 기본 주파수를 갖는 많은 사인파로 분해된다.
따라서 조석의 경우, '조화 분석'은 단일 주파수의 고조파에 국한되지 않는다. 즉, 고조파는 더 간단한 푸리에 급수 접근 방식의 기본 주파수뿐만 아니라 많은 기본 주파수의 배수이다. 이를 하나의 기본 주파수와 그 (정수) 배수를 갖는 푸리에 급수로 표현하려면 많은 항이 필요하며, 유효한 시간 범위가 심각하게 제한될 것이다.
조화 분석에 의한 조석 높이 연구는 라플라스, 윌리엄 톰슨(켈빈 남작), 조지 다윈에 의해 시작되었다. A.T. 두드슨은 그들의 연구를 확장하여 수백 개의 결과 항을 정리하기 위해 '두드슨 번호' 표기법을 도입했다. 이 접근 방식은 그 이후로 국제 표준이 되었으며, 조석력은 여러 항의 합으로 표시된다. 각 항은 다음과 같은 형식을 갖는다.
:
여기서
:는 진폭이고,
:는 각 주파수로, 일반적으로 시간 단위로 측정된 에 해당하는 시간당 도 단위로 표시된다.
:는 시간 ''t'' = 0에서의 천문학적 상태에 대한 위상 오프셋이다.
달에 대한 항이 하나 있고, 태양에 대한 항이 두 번째로 있다. 달 항의 첫 번째 고조파의 위상 는 삭망 주기 또는 고조위 간격이라고 한다.
다음 개선 사항은 궤도의 타원형 모양으로 인한 고조파 항을 수용하는 것이다. 이를 위해 진폭의 값은 상수 대신 평균 진폭 에 대해 시간에 따라 변하는 것으로 간주된다. 이를 위해 위의 방정식에서 를 로 대체한다. 여기서 는 프톨레마이오스 이론의 주기와 주전원과 유사한 또 다른 사인파이다. 이렇게 하면
:
즉, 크기 로, 주파수 와 위상 를 갖는 사인 변화가 있는 평균 값 이다. 이 식을 원래 방정식에서 로 대체하면 두 개의 코사인 인수의 곱이 생성된다.
:
임의의 와 에 대해
:
두 개의 코사인 항의 곱과 각 항이 자체 주파수를 갖는 복합 항은 원래 주파수에서 더해지고 곱 항의 두 주파수의 합과 차이인 주파수에서 더해지는 '세' 개의 단순 코사인 항과 동일하다는 것이 명확하다. (전체 표현식이 이므로 두 개의 항이 아닌 세 개의 항이다.) 또한 조석력은 달(또는 태양)이 적도면 위 또는 아래에 있는지 여부에 따라 달라지며, 이러한 속성에는 하루와 한 달과도 호환되지 않는 자체 기간이 있음을 고려하면 많은 조합이 생성된다는 것을 알 수 있다. 기본 천문학적 주파수를 신중하게 선택하면 두드슨 번호는 각 단순 코사인 항의 주파수를 형성하기 위한 특정 추가 및 차이를 주석 처리한다.
천문 조석에는 날씨 효과가 '포함되지 않는다'는 점을 기억하라. 또한 측정 시간에 우세했던 것과 다른 현지 조건의 변화(모래톱 이동, 항구 입구 준설 등)는 조석의 실제 시점과 크기에 영향을 미친다. 일부 위치에 대한 "최대 천문 조석"을 인용하는 조직은 분석적 불확실성, 가장 가까운 측정 지점과의 거리, 마지막 관측 이후의 변화, 지반 침강 등으로 인한 안전 계수를 과장하여 엔지니어링 작업이 범람할 경우 책임을 회피할 수 있다. 관측된 조석에서 천문 조석을 빼서 "날씨 폭풍"의 크기를 평가할 때 특별한 주의가 필요하다.
19년 기간(미국에서 '국립 조석 기준 시대')에 걸쳐 신중하게 푸리에 데이터 분석을 수행하면 '조석 고조파 구성 요소'라는 주파수가 사용된다. 19년은 지구, 달, 태양의 상대적 위치가 19 년의 메토닉 주기에서 거의 정확하게 반복되기 때문에 선호되며, 이는 18.613년의 달의 노드 조석 구성 요소를 포함하기에 충분히 길다. 이 분석은 강제 '주기'에 대한 지식만 사용하여 수행할 수 있지만 수학적 유도에 대한 자세한 이해 없이도 수세기 동안 유용한 조석 표를 만들 수 있었다.[66] 결과적인 진폭과 위상은 예상 조석을 예측하는 데 사용할 수 있다. 이들은 일반적으로 12 시간 근처의 구성 요소('반일주')가 지배적이지만 24 시간('일주') 근처의 주요 구성 요소도 있다. 더 긴 기간의 구성 요소는 14 일 또는 '격주', 월별 및 반기별이다. 반일주 조석은 해안선을 지배하지만 남중국해와 멕시코만과 같은 일부 지역은 주로 일주 조석이다. 반일주 지역에서 주요 구성 요소인 ''M''2 (달) 및 ''S''2 (태양) 주기는 약간 다르므로 상대적인 위상이 변경되고 따라서 결합된 조석의 진폭이 격주(14 일 주기)로 변경된다.[67]
7. 조석과 항해
조석의 흐름은 항해에 매우 중요하며, 이를 고려하지 않으면 위치에 심각한 오류가 발생할 수 있다. 조석의 높이 또한 중요한데, 예를 들어 많은 강과 항만은 입구에 얕은 "모래톱"이 있어 흘수가 큰 배가 간조 시에 진입하는 것을 막는다.[68]
자동 항해가 등장하기 전까지는 조석의 영향을 계산하는 능력이 해군 장교에게 중요했다. 영국 해군의 중위 시험 자격증에는 장교 후보생이 "조석을 바꿀 수 있다"는 것을 선언해야 했다.[68]
조석의 흐름 시간과 속도는 ''조류 도표'' 또는 조류 지도에 나타난다. 조류 도표를 사용할 수 없는 경우, 대부분의 항해 도표에는 "조석 다이아몬드"가 있는데, 이는 도표의 특정 지점을 조류 흐름 방향 및 속도를 제공하는 표와 연결한다.
해도는 음향 측심으로 특정 위치의 물 깊이("해도 깊이")를 표시하고, 수심 등고선을 사용하여 수중 표면의 모양을 묘사한다. 이러한 깊이는 "해도의 기준면"을 기준으로 하며, 이는 일반적으로 가장 낮은 천문 조석 시의 수위이다.[29] "간출 고도"는 가장 낮은 천문 조석 시 노출된 해저의 높이이다.
조석표는 각 날짜의 고조 및 저조 높이와 시간을 나열한다. 실제 수심을 계산하려면 해도 깊이에 공표된 조석 높이를 더한다. 다른 시간의 깊이는 주요 항구의 조석 곡선에서 파생될 수 있으며, 정확한 곡선을 사용할 수 없는 경우 12분의 규칙으로 충분할 수 있다.
7. 1. 항해 시 고려 사항
조석의 흐름은 항해에 매우 중요하며, 이를 고려하지 않으면 위치에 심각한 오류가 발생할 수 있다. 조석의 높이 또한 중요한데, 예를 들어 많은 강과 항만은 입구에 얕은 "모래톱"이 있어 흘수가 큰 배가 간조 시에 진입하는 것을 막는다.자동 항해가 등장하기 전까지는 조석의 영향을 계산하는 능력이 해군 장교에게 중요했다. 영국 해군의 중위 시험 자격증에는 장교 후보생이 "조석을 바꿀 수 있다"는 것을 선언해야 했다.[68]
조석의 흐름 시간과 속도는 ''조류 도표'' 또는 조류 지도에 나타난다. 조류 도표는 세트로 구성된다. 각 도표는 고조에서 다른 고조 사이의 한 시간(남은 24분은 무시)을 다루며, 해당 시간의 평균 조류를 보여준다. 조류 도표의 화살표는 방향과 평균 유속(보통 노트)을 대조기 및 소조기에 대해 나타낸다. 조류 도표를 사용할 수 없는 경우, 대부분의 항해 도표에는 "조석 다이아몬드"가 있는데, 이는 도표의 특정 지점을 조류 흐름 방향 및 속도를 제공하는 표와 연결한다.
조석이 항해에 미치는 영향을 상쇄하는 표준 절차는 다음과 같다.
# 이동 거리와 방향으로부터 "추측 항법" 위치(DR)를 계산한다.
# 도표에 표시(플러스 기호와 같은 수직 십자 표시)한다.
# DR에서 조류의 방향으로 선을 그린다.
조류가 이 선을 따라 배를 이동시키는 거리는 조류 속도로 계산되며, 이는 "추정 위치" 또는 EP를 제공한다(전통적으로 삼각형 안에 점으로 표시).
해도는 특정 위치에서 물의 "해도 깊이"를 "음향 측심"으로 표시하고, 수중 표면의 모양을 묘사하기 위해 수심 등고선을 사용한다. 이러한 깊이는 "해도의 기준면"을 기준으로 하며, 이는 일반적으로 가장 낮은 천문 조석 시의 수위이다(다른 기준면도 일반적으로 사용되며, 특히 역사적으로, 기상학적 이유로 조석이 더 낮거나 높을 수 있음). 따라서 조석 주기의 최소 가능한 수심이다. "간출 고도"도 해상에 표시될 수 있으며, 이는 가장 낮은 천문 조석 시 노출된 해저의 높이이다.
조석표는 각 날짜의 고조 및 저조 높이와 시간을 나열한다. 실제 수심을 계산하려면, 해도 깊이에 공표된 조석 높이를 더한다. 다른 시간의 깊이는 주요 항구에 대해 공표된 조석 곡선에서 파생될 수 있다. 정확한 곡선을 사용할 수 없는 경우 12분의 규칙으로 충분할 수 있다. 이 근사치는 저조와 고조 사이 6시간 동안 깊이의 증가는 다음과 같다고 가정한다: 첫 번째 시간 - 1/12, 두 번째 - 2/12, 세 번째 - 3/12, 네 번째 - 3/12, 다섯 번째 - 2/12, 여섯 번째 - 1/12.
7. 2. 해도
해도는 항해에 필수적인 정보를 제공하며, 특히 조석과 관련된 다양한 정보가 표시되어 있다. 해도에는 수심, 간출 고도 등이 표시되어 있어, 선박이 안전하게 항해할 수 있도록 돕는다.
- 수심: 해도는 음향 측심을 통해 특정 위치의 물 깊이를 "해도 깊이"로 표시한다. 또한, 수중 표면의 모양을 묘사하기 위해 수심 등고선을 사용한다.
- 해도의 기준면: 해도에 표시된 깊이는 "해도의 기준면"을 기준으로 하며, 이는 일반적으로 가장 낮은 천문 조석 시의 수위이다.[29] 다른 기준면도 사용될 수 있지만, 일반적으로 가장 낮은 수위를 기준으로 한다.
- 간출 고도: 해도에는 가장 낮은 천문 조석 시 노출되는 해저의 높이인 "간출 고도"도 표시된다.
선박의 실제 수심을 계산하려면 해도에 표시된 깊이에 조석표에 나와 있는 해당 시간의 조석 높이를 더해야 한다. 주요 항구에서는 조석 곡선을 통해 특정 시간의 수심을 정확하게 파악할 수 있다. 조석 곡선을 사용할 수 없는 경우에는 12분의 규칙을 사용하여 근사값을 계산할 수 있다. 이 규칙에 따르면, 저조에서 고조까지 6시간 동안 수심은 다음과 같이 증가한다: 첫 번째 시간 1/12, 두 번째 2/12, 세 번째 3/12, 네 번째 3/12, 다섯 번째 2/12, 여섯 번째 1/12.
8. 조석의 생물학적 측면
조석은 생물에게도 큰 영향을 미친다. 특히 바다와 육지가 만나는 조간대는 조석에 의해 물에 잠기고 드러나기를 반복하며 독특한 생태계를 형성한다. 조간대 생물들은 이러한 환경 변화에 적응하여 다양한 생존 전략을 보여준다.
8. 1. 조간대 생태학
조간대 생태학은 해안을 따라 저조선과 고조선 사이의 생태계를 연구하는 학문이다. 조간대는 조석의 영향을 받아 저조 시에는 노출되고, 고조 시에는 물속에 잠기는 독특한 환경을 가진다. 이러한 환경 때문에 조간대 생물은 매우 변동이 심하고 종종 적대적인 조건에 적응하며 살아간다.조간대 생태계에서 가장 눈에 띄는 특징 중 하나는 수직적 구역화이다. 이는 조간대 생물이 저조선 위 각 고도에 따라 특정 종의 뚜렷한 수평 띠를 이루며 서식하는 현상이다. 종의 건조에 대한 대처 능력은 서식지의 상한선을 결정하고, 다른 종과의 경쟁은 하한선을 결정한다.
조간대는 생물에게는 바다의 구역이면서, 일시적으로 육지가 되는 구역이므로 독특한 생물상을 가진다. 저조선 아래를 조하대, 고조선 위를 조상대라고 한다.
약 12시간과 2주 간격의 조석 주기는 조간대[69]와 해양 생물[70]에 큰 영향을 미친다.
8. 2. 생체 리듬
많은 해양 생물들은 조석 주기에 따른 생체 리듬을 가진다.[69][70] 약 12시간 및 2주 간격의 조석 주기는 조간대와 해양 생물에 큰 영향을 미치기 때문에 이들의 생체 시계는 이러한 주기의 대략적인 배수로 나타나는 경향이 있다.[71] 척추동물을 포함한 다른 많은 동물들도 이와 유사한 서조간 리듬을 보인다.[72] 예를 들어 임신과 알 부화가 있다. 인간의 경우 월경 주기는 대략 음력 한 달, 즉 조석 주기의 정수 배만큼 지속된다. 이러한 유사성은 적어도 모든 동물이 해양 조상으로부터 공통 조상을 가졌다는 것을 암시한다.[73]조수의 썰물과 밀물은 바다에 사는 생물들에게 큰 영향을 미친다. 일반적으로 해양 생물들은 사리 때에 산란하는 것으로 알려져 있다. 또한, 사리가 되면 어류의 활성이 높아진다고 하며, 미국의 낚시 대회는 사리 주말에 개최된다. 일본의 낚시 용품점에는 거의 반드시 조견표가 비치되어 있으며, 조견표를 바탕으로 낚시를 가는 낚시꾼도 많다.
9. 기타 조석
해양 조석 외에도 큰 호수나 행성에서도 대기 조석과 지구 조석이 발생할 수 있다. 이는 연속체 역학 현상이며, 처음 두 가지는 유체 역학에서 발생한다. 세 번째는 반유체 내부를 둘러싼 지구의 얇은 고체 역학적 지각에 영향을 미친다.[74]
고르지 않은 해저 지형 위를 흐르는 조류는 해양 층상 구조에서 진동하여 내부파를 생성하는데, 이를 ''내부 조석''이라고 한다. 또한, 개방된 수역의 얕은 지역에서는 회전 조류가 발생할 수 있으며, 이는 지속적으로 방향이 바뀌어 흐름 방향이 완전히 회전한다.[74]
9. 1. 호수 조석
해양 조석 외에도, 큰 호수에서도 작은 조석이 발생할 수 있으며, 심지어 행성에서도 ''대기 조석''과 ''지구 조석''이 발생할 수 있다. 이는 연속체 역학 현상이다. 처음 두 가지는 유체 역학에서 발생한다. 세 번째는 반유체 내부를 둘러싼 지구의 얇은 고체 역학적 지각에 영향을 미친다.[75]거대한 호수인 슈피리어 호와 이리 호에서는 1cm에서 4cm의 조석이 발생할 수 있지만, 이는 세이시와 같은 기상 현상에 의해 가려질 수 있다.[75] 미시간 호의 조석은 1.3cm에서 3.8cm 또는 4.4cm로 묘사된다.[76][77] 이는 매우 작아서 다른 더 큰 영향으로 인해 조석이 완전히 가려지며, 따라서 이러한 호수들은 무조석으로 간주된다.[78]
9. 2. 대기 조석
대기에서도 조석 현상이 나타날 수 있다. 이는 연속체 역학 현상이다. 대기 조석은 중력과 열 기원을 모두 가지며, 약 약 128.75km에서 약 193.12km부터 지배적인 역학을 나타내는데, 그 이상에서는 분자 밀도가 유체 거동을 지원하기에는 너무 낮아진다. 지상 및 항공 고도에서는 무시할 수 있으며, 날씨의 훨씬 더 중요한 영향에 의해 가려진다.[74]9. 3. 지구 조석
지구 조석 또는 육지 조석은 지구 전체 질량에 영향을 미치며, 얇은 지각을 가진 액체 자이로스코프와 유사하게 작용한다. 지구의 지각은 달과 태양의 중력, 해양 조석, 대기 하중에 반응하여 (안/밖, 동/서, 남/북으로) 이동한다. 대부분의 인간 활동에는 무시할 수 있지만, 육지 조석의 반일주기 진폭은 적도에서 약 55cm (태양으로 인해 15cm)에 달할 수 있으며, 이는 GPS 보정 및 VLBI 측정에서 중요하다. 정확한 천문학적 각도 측정에는 지구 자전 속도와 극 운동에 대한 지식이 필요한데, 이 둘 모두 지구 조석의 영향을 받는다. 반일주기 ''M''2 지구 조석은 달과 거의 위상이 일치하며 약 2시간의 지연이 있다.9. 4. 은하 조석
은하 간에도 조석력이 작용한다. 은하 조석은 은하 안의 별들과 그 별들을 공전하는 위성 은하에 영향을 준다. 은하 조석이 태양계의 오르트 구름에 미치는 영향은 장주기 혜성의 90%를 발생시키는 것으로 여겨진다.[79]10. 조석과 문화
오키나와현이나 가고시마현, 이즈 제도의 어부들은 "8·6 계산"이라는 계산법으로 조석의 일시를 예측했다.[103] 음력 15일까지는 날짜 숫자에 8을 곱하고, 나온 숫자의 두 번째 자리가 간조 시각이 된다. 그 후 첫 번째 자리 숫자에 6을 곱하면 분이 된다. 음력 16일 이후에는 날짜에서 15를 빼고 같은 방식으로 계산한다. 간조 시각이 하루에 대략 48분씩 늦어지는 것을 이용한 것이다.
11. 조석과 지진
조석은 지진 발생과 유의미한 관계가 있는 것으로 여겨진다.[97][98] 조석력이 지구 내부의 암반에도 영향을 미쳐 상하 팽창을 일으키기 때문이며, 특히 단층의 방향과 지구 조석의 방향이 일치하여 힘이 최대가 되었을 때, 지각 변동이나 뒤틀림의 한계와 겹쳐 마지막으로 밀어붙여 지진을 유발하는 것으로 생각된다.[102] 도쿄 대학 연구팀도 1만 건 이상의 지진 데이터를 바탕으로 조석력이 강한 시기에 거대 지진 발생 확률이 상승한다는 연구 결과를 영국 과학지 '네이처 지오사이언스'에 발표했으며, 해당 연구에서는 작은 암석 파괴가 조석력에 의해 대규모 파괴로 발전할 가능성이 시사되었다.[99][100] 조석이 지진의 방아쇠가 되었다고 여겨지는 사례는 전 세계 지진 전체의 5% 정도로 추정된다.[101]
2011년에 발생한 동일본 대지진의 유발 지진으로 여겨지는 2011년 나가노현 북부 지진에서는 조석과 관련이 있는 것으로 보이는 지진이 최대 규모인 M 6.7의 지진을 포함하여 전체의 약 50%라는 매우 높은 상관관계로 확인되었다.[101]
동일본 대지진 본진 발생 이후 1976년부터 2011년까지의 기간 동안 동일본 대지진의 진원역에서 발생한 Mw 5 이상의 지진과 조석력의 관계를 재조사한 결과, 1976년부터 약 25년 동안은 상관관계가 없었다. 그러나, 2000년경부터 점차 상관관계가 나타나, 그 후 본진이 발생한 2011년 3월 11일까지 뚜렷한 경향이 나타났으며, 단층에 가해지는 힘이 최대가 되는 시간대에 지진이 발생했다. 특히, 전진으로 여겨지는 3월 9일 11시 45분에 발생한 지진의 진원과 3월 11일 본진 파괴 개시점 사이의 영역 부근에는 강한 상관관계가 나타났지만, 3월 11일 이후에는 조석력과의 관계는 보이지 않게 되었다.[102]
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柳、p.24
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